專利名稱：一種提高光能利用率的光吸收裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及太陽(yáng)能光吸收技術(shù)領(lǐng)域，一種提高光能利用率的光吸收裝置。 技術(shù)背景隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們環(huán)保意識(shí)也越來越強(qiáng)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)的爭(zhēng)論一直是 焦點(diǎn)話題。太陽(yáng)能是一種理想的環(huán)保能源，其應(yīng)用和普及也日益受到各級(jí)政府重視。美國(guó)從 1973年就制定了政府級(jí)陽(yáng)光發(fā)電計(jì)劃，1980年又正式將太陽(yáng)能發(fā)電列入公共電力規(guī)劃，到 2010年要安裝1000-3000MW太陽(yáng)能電池；日本也曾推出“屋頂光伏計(jì)劃”，其經(jīng)費(fèi)高達(dá)9200 萬美元；歐盟政府提出的“百萬屋頂光伏計(jì)劃”等等。這些政府導(dǎo)向的舉動(dòng)有效地拉動(dòng)了太 陽(yáng)能發(fā)電產(chǎn)品的市場(chǎng)需求，同時(shí)也促進(jìn)了該技術(shù)領(lǐng)域不斷進(jìn)步。我國(guó)是個(gè)能源消費(fèi)大國(guó)，推 廣太陽(yáng)能事在必行，雖然在技術(shù)水平方面略遜于歐、美、日，但我國(guó)的太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)從八十年 代開始就進(jìn)入了快速發(fā)展階段，先后從美國(guó)、加拿大等引進(jìn)多條條太陽(yáng)能電池生產(chǎn)線，大大 提高了我國(guó)太陽(yáng)能電池產(chǎn)能。太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)就是利用太陽(yáng)能和其他輔助設(shè)備將太陽(yáng)能轉(zhuǎn) 換成電能，其中最為核心的部件就是太陽(yáng)能電池，它是收集光線的最基本單位。光電探測(cè)技術(shù)也成為人們生活生產(chǎn)中的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，光電探測(cè)技術(shù)主要就是物 體通過光吸收改變電器特性，然后將這些已經(jīng)改變了的電器特性轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，比如光電 管、光電倍增管、像增強(qiáng)管、光導(dǎo)管或光敏電阻等等。這些探測(cè)器吸收光子以后，直接一起原 則或者分子內(nèi)部電子狀態(tài)的改變。光子總能量的大小，直接影響內(nèi)部電子狀態(tài)改變的大小。 光子總能量有兩個(gè)方面決定，首先是單個(gè)光子的能量h ν，h是普朗克常數(shù)，ν是光波頻率； 然后就是光子的總數(shù)，光子數(shù)量越大光子總能量也就越大。無論是在太陽(yáng)能電池領(lǐng)域還是在光電探測(cè)領(lǐng)域，提高光吸收都是一個(gè)熱門話題， 目前較為前沿的技術(shù)就是然吸收板按照光子晶體的結(jié)構(gòu)生長(zhǎng)，這樣就可以從根本上提高光 吸收。光子晶體概念是E.Yablonovitch和S. John于1987年提出的，是介電常數(shù)在空間呈 周期性排列的人工結(jié)構(gòu)，這里的周期性是指重復(fù)結(jié)構(gòu)，通過巧妙的安排和設(shè)計(jì)光子晶體可 以有效地控制光子流。光子晶體對(duì)光的吸收具有一個(gè)非常重要的特點(diǎn)，就是頻率選擇性，光 子晶體的周期排列具有能帶結(jié)構(gòu)，能帶之間存在光子帶隙，也就是一個(gè)頻率范圍，頻率位于 帶隙范圍的電磁波將被阻止而不能傳播，而頻率位于能帶里的電磁波可以幾乎無損耗地傳 播。帶隙的寬度和位置與光子晶體的介電常數(shù)比值，周期排列的尺寸和排列規(guī)則都密切相 關(guān)。傳統(tǒng)技術(shù)一般都是直接使用透鏡來吸收光線，與傳統(tǒng)技術(shù)相比，本實(shí)用新型的裝置可以 將吸收率提高兩到三個(gè)數(shù)量級(jí)
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題就是通過讓吸收裝置按照光子晶體的物理特性生 長(zhǎng)來提高太陽(yáng)能電池或者各種光電探測(cè)器的光吸收效率為了解決上述問題，本實(shí)用新型的 基本原理提出了一種能有效提高光能利用率的光吸收裝置，按照光子晶體規(guī)律生長(zhǎng)的導(dǎo)光 管將光吸收起來，然后以幾乎沒有損耗的方式傳導(dǎo)到兩端的樣品上。為實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的，所采用 的技術(shù)方案一種提高光能利用率的光吸收裝置，包括兩片平行分布的擋板(1)和位于擋板之 間的呈陣列分布的導(dǎo)光管(2)。兩個(gè)平行擋板(1)主要起固定作用；呈陣列分布的導(dǎo)光管 (2)是裝置中吸收光的主要部件。上述平行分布的擋板(1)上有呈陣列規(guī)律分布的小孔(101)。上述呈陣列規(guī)律分布的導(dǎo)光管(2)的列間距是行間距的2倍。上述呈陣列規(guī)律分布的導(dǎo)光管(2)，在平行吸收面的導(dǎo)光管間距為2a ；垂直與吸 收面的導(dǎo)光管間距為a (平行吸收面導(dǎo)光管間距是垂直吸收面導(dǎo)光管間距的兩倍)。當(dāng)光線 達(dá)到吸收裝置上時(shí)，一部分可以直接進(jìn)入導(dǎo)光管傳輸?shù)教?yáng)能電池或各種光電探測(cè)器件， 另一部分則會(huì)通過反射或者折射之后進(jìn)入到太陽(yáng)能電池或各種光電探測(cè)器件，這個(gè)過程中 光被反射回到空氣中的可能性很小，因此這是一種有效的提高光吸收的裝置，與現(xiàn)有技術(shù) 相比可以將吸收率提高二到三個(gè)數(shù)量級(jí)。

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型圖1的局部放大圖；圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例示意圖；圖4為本實(shí)用新型應(yīng)用在太陽(yáng)能面板的示意圖；圖5為本實(shí)用新型應(yīng)用在光電傳感器的示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的說明。圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)裝置圖，一種提高光能利用率的光吸收裝置，包括兩片 平行分布的擋板(1)和位于擋板之間的呈陣列分布的導(dǎo)光管(2)。兩個(gè)平行擋板(1)主要 起固定作用；呈陣列分布的導(dǎo)光管(2)是裝置中吸收光的主要部件。圖2是圖1的局部放大圖，從圖中可以看出導(dǎo)光管是呈行列分布的，其中列間距是 行間距的兩倍。下面按照?qǐng)D中的一個(gè)具體實(shí)施例來說明本實(shí)用新型是如何具體工作的。圖3中標(biāo)示有樣板的部件的作用是將光吸收裝置所吸收的光利用起來，如果是在 太陽(yáng)能電池中就是將光能轉(zhuǎn)化成電能的裝置，如果是在一些光敏傳感器中就是將光信號(hào)轉(zhuǎn) 化成電信號(hào)的裝置。由于導(dǎo)光管是按照光子晶體的特性來生長(zhǎng)的，所以當(dāng)光進(jìn)入吸收裝置 后，可以在幾乎沒有損耗的條件下沿著到光管向樣板傳輸。與普通的光吸收裝置相比，本實(shí) 用新型提出的構(gòu)想對(duì)光的吸收能力有一個(gè)很大的提高。第一種方案，參見圖4，將一種提高光能利用率的光吸收裝置應(yīng)用于太陽(yáng)能面板， 圖中的太陽(yáng)能面板剛好位于導(dǎo)光管的兩端，即導(dǎo)光管的光線輸出位置，從導(dǎo)光管中出來的 光能可以很順利地通過太陽(yáng)能面板轉(zhuǎn)換成電能。第二種方案，參考圖5，將一種提高光能利用率的光吸收裝置應(yīng)用于光電傳感器， 光電傳感器是將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的裝置，其靈敏度一直是技術(shù)的關(guān)鍵指標(biāo)，吸收光數(shù) 量的多少將直接影響到電信號(hào)的大小，使用本實(shí)用新型裝置的傳感器可以將光電傳感器的靈敏度性提高2到3個(gè)數(shù)量 級(jí)。
權(quán)利要求1.一種提高光能利用率的光吸收裝置，其特征在于包括兩片平行分布的擋板(1)和位 于擋板之間的呈陣列分布的導(dǎo)光管O)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高光能利用率的光吸收裝置，其特征在于所述平行分 布的擋板(1)上有呈陣列規(guī)律分布的小孔(101)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高光能利用率的光吸收裝置，其特征在于所述呈陣列 規(guī)律分布的導(dǎo)光管(2)在平行吸收面的導(dǎo)光管間距為加；垂直于吸收面的導(dǎo)光管間距為a。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種提高光能利用率的光吸收裝置，涉及太陽(yáng)能光吸收技術(shù)領(lǐng)域，包括兩片平行分布的擋板(1)和位于擋板之間的呈陣列分布的導(dǎo)光管(2)。兩個(gè)平行擋板(1)主要起固定作用；呈陣列分布的導(dǎo)光管(2)是裝置中吸收光的主要部件。屬于太陽(yáng)能光吸收技術(shù)領(lǐng)域。實(shí)現(xiàn)提高光利用率的效能。
文檔編號(hào)G02B7/00GK201917701SQ20102053190
公開日2011年8月3日 申請(qǐng)日期2010年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月15日
發(fā)明者康敏武, 郭康賢 申請(qǐng)人:廣州大學(xué)