一种感应场增强型太阳能发电天线的制作方法

本实用新型属于太阳能发电技术领域，尤其涉及一种感应场增强型太阳能发电天线。

背景技术：

目前，广泛应用的太阳能光伏发电技术，其基本原理都是基于太阳能谱的光电效应或光的粒子特性，然而，受到太阳能谱特性和半导体材料禁带宽度的限制，太阳能光伏发电不仅存在着太阳能频谱利用率和转换效率低等问题，无法充分利用整个太阳光谱的能量，单节电池在不聚光的情况下存在31％的理论上限，多节电池理论上限是55％，而且使用成本居高不下。究其原因在于，尽管太阳辐射频谱非常丰富，包括可见光、红外和紫外，分别占40％、50％和10％，但基于光伏发电的原理，由于利用的是光的粒子属性，受到半导体材料禁带宽度的限制，其太阳能频谱利用率和转换效率理论上存在极限，而且不高，导致太阳能发电效率低下。

对光波特性的理论研究和大量的应用表明，光不仅具有粒子属性，还具有波动性，与普通无线电波一样，其具有典型的波动特性，仍然遵守经典电磁波基本理论。有鉴如此，人们完全可以另辟蹊径，基于电磁波理论和光的波动性质，通过设计全光谱全极化接收天线和整流器，从根本上克服了传统太阳能光伏受禁带宽度限制的这一缺陷，一次性将全光谱太阳光能超高效转化成电能。然而，由于单元接收天线采光面小，感应电流和电压非常微弱，而天线后端的 MIM隧穿整流二极管正常工作需要一定的开启电压。因此，为了使天线感应的电流顺利经过MIM隧穿整流二极管并完成整流，必须设法增加天线的感应场，提高天线的感应电压，进而提高MIM隧穿二极管的整流效率，达到提高天线太阳能光电转化效率目标，为天线太阳能发电实用化提供了新的方法。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种太阳能光电转化效率较高的天线。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种感应场增强型太阳能发电天线，包括宽带接收天线和扩展半球形透镜，扩展半球形透镜包括半球形透镜，以及与半球形透镜连接的扩展层；宽带接收天线为螺旋天线或蝶形天线，位于扩展层底面中央。

在上述的感应场增强型太阳能发电天线中，半球形透镜采用二氧化硅材料，其半径R不小于光波波长λ0，扩展层长度L大于0.35R。

在上述的感应场增强型太阳能发电天线中，半球形透镜和扩展层外表面包裹一匹配层，匹配层厚度为四分之一光波波长，介电常数介于空气与半球形透镜材料二氧化硅之间。

本实用新型的有益效果是：提高了天线感应场，增加了天线输出电流和电压，提高了天线太阳能光电转化效率，而且制作透镜材料价格低廉，对天线太阳能高效发电实用化具有重要的意义。

附图说明

图1本实用新型一个实施例感应场增强型太阳能发电天线结构示意图；

其中，1-宽带接收天线、2-半球形透镜、3-扩展层、4-匹配层；

图2本实用新型一个实施例感应场增强型太阳能发电天线效果仿真曲线。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施方式进行详细描述。

本实施例是在太阳能宽带接收天线基础上，通过增加透镜天线，实现天线感应场强的增加，提高天线输出电流或电压以及隧穿二极管导通电压，最终达到提升太阳能光电转化效率的目标。理论分析表明，与不加透镜相比，本实施例一种感应场增强型太阳能发电天线，可使天线太阳能光电转化效率由20％提高至40％以上。

如图1所示，本实施例提供的一种感应场增强型太阳能发电天线，包括宽带接收天线1、半球形透镜2和扩展层3。宽带接收天线为螺旋天线或蝶形天线，并且位于半球形透镜扩展层圆底面上。

而且，半球形透镜采用二氧化硅材料制成，半球形半径R不小于光波波长λ0，扩展层长度L大于0.35R。

为提高天线的增益，降低旁瓣，增加前后比，除了增加半球形透镜的扩展层3以外，还将在半球形透镜2表面增加一层匹配层4。用这样的匹配层4包裹在半球形透镜2外表面时，可以使反射波与入射波的相位刚好相差1800，这样就能将反射波的能量抵消，使反射损失降到最小。并且，匹配层厚度约四分之一光波波长，介电常数介于空气与透镜材料二氧化硅之间。

图2所示：经过计算机仿真分析表明，与不加扩展半球形透镜相比，本实施例在整个光频段，可使天线感应场增加2倍左右，天线太阳能光电转化效率由20％提高至40％以上。图2中，虚线和实线分别表示不加本实施例半球形透镜2、扩展层3和增加本实施例扩展半球形透镜，天线感应场与入射光场的比。

由于天线材料容易获得，发电效率高于目前广泛使用的光伏发电，因此，本实施的天线成本低，易于大规模生产，有利于推广应用，具有广阔的社会价值和商业前景。

应当理解的是，本说明书未详细阐述的部分均属于现有技术。

虽然以上结合附图描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域普通技术人员应当理解，这些仅是举例说明，可以对这些实施方式做出多种变形或修改，而不背离本实用新型的原理和实质。本实用新型的范围仅由所附权利要求书限定。