專利名稱：光譜發(fā)電機(jī)及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽(yáng)光源和燃料光源的光電轉(zhuǎn)換裝置及其光電元件的 制作過程。本發(fā)明還涉及此裝置在地面上和太空中的應(yīng)用方式。 技術(shù)背景人類持續(xù)發(fā)展和生存正面臨石油、天然氣和煤碳等資源將要枯竭 及其排放物引起全球氣候惡化的制約和挑戰(zhàn)，急迫需求巨大清潔能源支撐，以便加快以石化燃料為主的能源結(jié)構(gòu)調(diào)整到以清潔能源為主、 以石化及生物能源為輔的能源結(jié)構(gòu)和修復(fù)全球氣候變化的進(jìn)程。為此, 本人發(fā)現(xiàn)了光電轉(zhuǎn)換定律，為破解上述難題提供科學(xué)依據(jù)。光電轉(zhuǎn)換定律表述如下按空間分布的光源光譜通過分光裝置，改造成按平面分布和具有 高光強(qiáng)度并扣除光路損失的光源彩色光譜。當(dāng)整個(gè)光源彩色光譜域成 為與其最佳匹配的光譜電池最敏感光譜域時(shí)，光源彩色光譜的光能 100%轉(zhuǎn)變成電能；光譜電池的相對(duì)光電轉(zhuǎn)換效率為100%;光譜電池的 工作溫度為當(dāng)?shù)丨h(huán)境溫度。用于太陽(yáng)能的光電轉(zhuǎn)換定律表述如下按空間分布的太陽(yáng)光源白色光譜通過分光裝置，改造成按平面分 布和具有高光強(qiáng)度并扣除光路損失的太陽(yáng)光源彩色光譜。當(dāng)整個(gè)太陽(yáng) 光源彩色光譜域成為與其最佳匹配的光譜電池最敏感光譜域時(shí)，太陽(yáng) 光源彩色光譜的光能100%轉(zhuǎn)變成電能；光譜電池的相對(duì)光電轉(zhuǎn)換效率為100%;光譜電池的工作溫度為當(dāng)?shù)丨h(huán)境溫度。用于有限個(gè)區(qū)域光譜電池的光電轉(zhuǎn)換定律表述如下 按空間分布的光源光譜通過分光裝置，改造成按平面分布和具有 高光強(qiáng)度并扣除光路損失的光源彩色光譜。當(dāng)整個(gè)光源彩色光譜域成 為與其匹配的多區(qū)域光譜電池敏感光譜域時(shí)，光源彩色光譜的光能 90%以上轉(zhuǎn)變成電能；多區(qū)域光譜電池的相對(duì)光電轉(zhuǎn)換效率為90%以上; 多區(qū)域光譜電池的工作溫度較低。 發(fā)明內(nèi)容目前獲取清潔能源的途徑有水力發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、核聚變發(fā)電和太陽(yáng)能發(fā)電等。但水資源總量有限；風(fēng)力發(fā)電應(yīng)用地區(qū)范圍不夠廣， 且獲取電能有限；核聚變發(fā)電尚處試驗(yàn)探索中，離實(shí)用階段還有一定 的距離；太陽(yáng)能電池存在效率低、半導(dǎo)體電池材料消耗大、工作不穩(wěn) 定、售價(jià)貴、大面積推廣需占用大面積土地；太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)復(fù)雜、 效率不高和難普及應(yīng)用等。面對(duì)世界能源和全球氣候變化急迫需求巨 大清潔能源的難題，本發(fā)明人以有限個(gè)區(qū)域光譜電池的光電轉(zhuǎn)換定律 為科學(xué)依據(jù)公開了 "光譜發(fā)電機(jī)及其應(yīng)用"。光譜發(fā)電機(jī)有兩種太陽(yáng)光源光譜發(fā)電機(jī)和燃料光源光譜發(fā)電機(jī)。 太陽(yáng)光源是指由太陽(yáng)和其它恒星分別發(fā)出的到達(dá)太陽(yáng)系星球和其它 恒星系星球的近似平行光及反射光等。燃料光源主要指由石化和生物 燃料及其它物質(zhì)轉(zhuǎn)化成的液體或氣體燃料與氧氣(或空氣)形成的可 燃混合氣，在燃燒器中充分燃燒產(chǎn)生高溫發(fā)出的放射光及反射光等； 或其它高溫物體所發(fā)出的光，如燒紅的焦碳、鋼錠和另部件等高溫物體所散發(fā)出的光。太陽(yáng)光源光譜發(fā)電機(jī)的總體構(gòu)造的主要組成和作用是a) 光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)由置于光譜發(fā)電機(jī)外的太陽(yáng)光源、分光裝置及與 其匹配的光譜電池和冷卻裝置等組成，作用是使太陽(yáng)光能有效地轉(zhuǎn)變 成電能并穩(wěn)定工作。b) 電器系統(tǒng)由儲(chǔ)能裝置、控制器和逆變器等組成，作用是使光譜 發(fā)電機(jī)獨(dú)立發(fā)電或并網(wǎng)發(fā)電。c) 太陽(yáng)跟蹤系統(tǒng)由控制和執(zhí)行系統(tǒng)組成，作用是使光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng) 確定的太陽(yáng)光照射方向與分光裝置的相對(duì)位置保持不變，確保光譜發(fā) 電機(jī)穩(wěn)定工作及全天候收集太陽(yáng)光能并轉(zhuǎn)變成電能。d) 機(jī)體和機(jī)座等固定件:太空上使用的機(jī)體是指太空艙，機(jī)座是指 太空艙的連接通道；地面上光譜發(fā)電機(jī)的機(jī)體內(nèi)主要布置光電轉(zhuǎn)煥 系統(tǒng)和電器設(shè)備，機(jī)座的作用是除支承光譜發(fā)電機(jī)外還便于固定在底 座或柱臺(tái)上，便于普及推廣應(yīng)用；太空艙連接通道的作用是便于連接 主太空艙和其它光譜發(fā)電機(jī)構(gòu)成太空發(fā)電站。燃料光源光譜發(fā)電機(jī)的總體構(gòu)造的主要組成和作用是a) 光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)由燃料光源、分光裝置及與其匹配的光譜電池和 冷卻裝置等組成，作用是使燃料光源的光能有效地轉(zhuǎn)變成電能并穩(wěn)定 工作。b) 電器系統(tǒng)主要由控制器和變壓器等組成，作用是使光譜發(fā)電機(jī) 獨(dú)立發(fā)電或并網(wǎng)發(fā)電。c) 可燃混合氣供給和穩(wěn)壓控制系統(tǒng)主要由燃料和進(jìn)氣系統(tǒng)組成的可燃混合氣系統(tǒng)和穩(wěn)壓控制系統(tǒng)等組成，作用是供給最佳可燃混合 氣并輸出穩(wěn)定的電壓。
d) 排氣系統(tǒng)由排氣管道和廢氣余熱利用裝置等組成，作用是使光
譜發(fā)電機(jī)穩(wěn)定工作并提高其綜合運(yùn)行效率。
e) 機(jī)體和機(jī)座等固定件機(jī)座支承光譜發(fā)電機(jī)并固定在底座上； 機(jī)體內(nèi)主要布置光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng);機(jī)體上主要布置光譜發(fā)電機(jī)的各個(gè)系 統(tǒng)及其它附件。
光譜發(fā)電機(jī)的外形結(jié)構(gòu)因太陽(yáng)光源和燃料光源、應(yīng)用場(chǎng)所、分光 裝置的類型和維數(shù)及尺寸、光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)在光譜發(fā)電機(jī)中的組合方式 不同等而差異較大。但在光譜發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)的內(nèi)部除光源外都裝有不同 類型和維數(shù)及尺寸的光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。
光譜發(fā)電機(jī)的光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中，光源、分光裝置和光譜電池三者間 的特征是有確定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，即不同的光源和不同的分光裝置有不 同的與其匹配的光譜電池；它們間的相對(duì)位置也有確定的關(guān)系，如太 陽(yáng)光的照射方向與分光裝置的相對(duì)位置保持不變，并由太陽(yáng)跟蹤系統(tǒng) 控制；光源光譜通過分光裝置改造成的光源彩色光譜，光強(qiáng)度變化曲 線的形狀與光源光譜的基本相似，但變化曲線的光強(qiáng)度大大提高，有 利于光能轉(zhuǎn)變成電能；光源彩色光譜域與光譜電池工作面重合。光譜 電池的制作的主要過程是a)獲取高光能轉(zhuǎn)換效率的光源彩色光譜， 即由確定的分光裝置收集到按空間分布的光源的光，進(jìn)入光譜電池前 己通過由分光元件組成的分光裝置改造成在光譜電池上按平面分布 和具有高光強(qiáng)度并扣除相對(duì)光路損失為最小的光源彩色光譜；b)依據(jù)此彩色光譜尋找并制作各種半導(dǎo)體電池材料或其它電池材料的光 譜相對(duì)響應(yīng)變化曲線；C)根據(jù)這些光譜相對(duì)變化曲線中最大值局部敏 感光譜域的寬窄，把光源彩色光譜恰當(dāng)?shù)胤殖蛇B續(xù)的若干個(gè)光譜子域, 并分別對(duì)應(yīng)地為各光譜子域匹配電池材料制成具有若干個(gè)區(qū)域的光
譜電池，整個(gè)光源彩色光譜域成為光譜電池的敏感光譜域；d)經(jīng)試
驗(yàn)、改進(jìn)、再試驗(yàn)，直到光譜電池的性能符合要求為止。 一般能達(dá)到 好的結(jié)果一當(dāng)光源彩色光譜的光進(jìn)入光譜電池時(shí)，光源彩色光譜的光
能90%以上轉(zhuǎn)變成電能；光譜電池的相對(duì)效率為90%以上；光譜電池的 工作溫度較低并受冷卻裝置的冷卻而工作更穩(wěn)定，光譜電池的有效效 率達(dá)30%以上。光路損失越少，光譜電池的相對(duì)效率越高，光譜電池的 有效效率就越高。在特殊情況下(如工藝?yán)щy)光譜電池可制作成與 光源彩色光譜匹配不夠好的單區(qū)域光譜電池。


下面結(jié)合附圖和部分具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明 圖1為由棱鏡和透鏡組成的分光裝置及與其匹配的光譜電池的示
意圖2為由聚光透鏡、透鏡和棱鏡組成的分光裝置及與其匹配的光
譜電池的示意圖3為由大、小聚光反射鏡和棱鏡組成的分光裝置及與其匹配的 光譜電池的示意圖4為由多角閃耀光柵和聚光反射鏡組成的分光裝置及與其匹配 的光譜電池的示意圖；圖5為在地面使用的太陽(yáng)光源光譜發(fā)電機(jī)某類型的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6為太空中使用的太陽(yáng)光源光譜發(fā)電機(jī)某類型的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖7為燃料光源光譜發(fā)電機(jī)某類型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
光譜發(fā)電機(jī)中除光源外的光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的基本類型有多種，主要 有如圖1~圖4所示。它們?cè)诠庾V發(fā)電機(jī)總體構(gòu)造中的組合方式有a) 由每一種構(gòu)成獨(dú)立的光譜發(fā)電機(jī);b)以集群方式共一個(gè)機(jī)座和太陽(yáng)跟 蹤系統(tǒng)及電器系統(tǒng)，把多臺(tái)光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)對(duì)稱地安裝在機(jī)座兩側(cè)機(jī)體 的機(jī)架上，構(gòu)建一臺(tái)地面上使用的功率較大的光譜發(fā)電機(jī)；c)以集群 方式由多臺(tái)光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)構(gòu)建一臺(tái)太空發(fā)電站上使用的功率較大的 光譜發(fā)電機(jī);d)以集群方式由多臺(tái)小光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)構(gòu)成板式光譜發(fā)電 機(jī)；e)以集群方式由許多微小分光裝置組合體和與其匹配的光譜電池 構(gòu)成光譜電池板，安裝在太陽(yáng)跟蹤機(jī)架上構(gòu)成一臺(tái)小型或微型光譜發(fā) 電機(jī);f)由光譜電池板和蓄電池材料組成光譜電源板并構(gòu)成一臺(tái)自帶 蓄電池的小型或微型光譜發(fā)電機(jī)，或用于需要微型電源的地方，充電 時(shí)把它插入充電器或插入太陽(yáng)跟蹤充電座上并置于陽(yáng)光下。
光譜發(fā)電機(jī)的分光裝置及與其匹配的光譜電池的基本類型有 第一種如圖l所示。由棱鏡(1)和透鏡(2)組成的分光裝置及與其 匹配的光譜電池(3),特征是由棱鏡(1)收集的平行光經(jīng)其分光后， 通過透鏡(2)聚光于光譜電池(3)上形成按平面分布和具有高光強(qiáng)度 并扣除光路損失的與其匹配的光源彩色光譜；光路較短、光學(xué)元件較 少和光路損失較?。焕忡R(l)和透鏡(2)未經(jīng)受高光強(qiáng)度光東的照射而熱疲勞強(qiáng)度高、壽命較長(zhǎng)；因光譜電池(3)與光源彩色光譜匹配良好，
不管光強(qiáng)度有多高，它都能把吸收的光能有效地轉(zhuǎn)變成電能，故其工
作溫度較低，加上受冷卻裝置的冷卻，使其工作更穩(wěn)定；對(duì)大棱鏡(1) 可用兩塊透明板代替棱鏡兩等腰面，以減少光路損失和重量。
第二種如圖2所示。由聚光透鏡(5)、透鏡(6)和棱鏡(8)組成的分 光裝置及與其匹配的光譜電池(9)，特征是平行光(4)經(jīng)聚光透鏡(5) 向下聚焦后的光通過透鏡(6)轉(zhuǎn)變成平行光東(7)，進(jìn)入棱鏡(8)分光 成在光譜電池(9)上按平面分布和具有高光強(qiáng)度并扣除光路損失的， 與光譜電池匹配的散形和較模糊的光源彩色光譜；如有必要在棱鏡(8) 后再設(shè)置一透鏡，通過透鏡聚光在光譜電池(9)上，形成較清晰的光源 彩色光譜，此時(shí)必然增加光路損失；若聚光透鏡(5)過重或光路損失大， 則它不宜大；高光強(qiáng)度的平行光東(7)通過透鏡(6)和棱鏡(8)時(shí)，引起 透鏡和棱鏡發(fā)熱而產(chǎn)生熱疲勞損壞，必要時(shí)用冷卻裝置冷卻；三維聚 光透鏡(5)和透鏡(6)呈圓形透鏡，二維的呈柱面形透鏡，前者的聚光 比比較大。
第三種如圖3所示。由大聚光反射鏡(13)、小聚光反射鏡(10)和 棱鏡(14)組成的分光裝置及與其匹配的光譜電池(15)，特征是平行 光(12)經(jīng)大聚光反射鏡(13)向上反射聚焦后，通過小聚光反射鏡(10) 轉(zhuǎn)變成向下反射的平行光束(11),進(jìn)入棱鏡(14)分光成在光譜電池 (15)上按平面分布和具有高光強(qiáng)度并扣除光路損失的，與光譜電池 (15)匹配的散形和較模糊的光源彩色光譜；如有必要再在棱鏡(14)后 設(shè)置一透鏡，通過透鏡聚光在光譜電池(13)上形成較清晰的光源彩色光譜，此時(shí)必然增加光路損失；大聚光反射鏡(13)和小聚光反射鏡(10) 可用新材料制成，如在聚合物上鍍銀的緊繃式反射鏡，它具有質(zhì)量輕、
成本低及反射率高和抗老化等優(yōu)點(diǎn)；三維反射鏡為圓盆形，二維的為
柱面形，后者的聚光比比較小。
第四種如圖4所示。由左右對(duì)稱布置的多角閃耀光柵(17，18)和聚 光反射鏡(16)組成的分光裝置及與其匹配的光譜電池(19，20)，特征 是多角閃耀光柵(17，18)的每個(gè)槽面不是平面而是弧形面；弧形槽 面連續(xù)變化的每一點(diǎn)的切線與光柵平面夾角都包含對(duì)應(yīng)的光源光譜 中需要閃耀出的光波，把大部分總光能集中在0級(jí)的光全部閃耀到 多區(qū)域光譜電池(19,20)上的第一級(jí)自由光譜中，通過兩次反射過程 把光源光譜改造成光譜電池(19，20)所需要的光源彩色光譜；這種類 型具有光路短和光路損失小的優(yōu)點(diǎn)，但對(duì)多角閃耀光柵的加工工藝要 求高。
圖5為在地面上使用的太陽(yáng)光源光譜發(fā)電機(jī)某類型的結(jié)構(gòu)示意
圖。特征是在光譜發(fā)電機(jī)的機(jī)體內(nèi)裝有光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)；由分光裝置 收集的太陽(yáng)光(21),通過棱鏡(22)分光、透鏡(23)聚光于光譜電池(24)
上，改造成按平面分布和具有高光強(qiáng)度并扣除光路損失的，與光譜電 池匹配的太陽(yáng)光源彩色光譜；太陽(yáng)光(21)的射向由太陽(yáng)跟蹤系統(tǒng)控 制，通過橫向擺軸(26)作俯視和仰視擺動(dòng)，通過縱向轉(zhuǎn)軸(27)作小于 360°轉(zhuǎn)動(dòng)，全天候收集太陽(yáng)光；當(dāng)遇到狂風(fēng)暴雨、冰雹、沙塵暴和臺(tái)風(fēng) 等惡劣天氣時(shí)，它能自動(dòng)轉(zhuǎn)到背風(fēng)面、低頭并鎖緊等，使其避免損壞。 太陽(yáng)光源光譜發(fā)電機(jī)便于在地面上普及推廣應(yīng)用，它們通過機(jī)座(28)和柱臺(tái)裝在有太陽(yáng)光而需要電能的地方而不占用或小占用土地，
可獨(dú)立發(fā)電也可并網(wǎng)發(fā)電。應(yīng)用方式有a)裝在農(nóng)村住宅周圍空地上 和城鎮(zhèn)居民住宅及其它建筑物上，為居民和商場(chǎng)及辦公大樓提供電 能；b)以單臺(tái)或集群方式組建小、中、大和特大型的光譜發(fā)電廠，為不 同類型的用戶提供電能；c)與己有的電網(wǎng)一起組建區(qū)域和全球大電 網(wǎng)，通過電網(wǎng)的監(jiān)控中心隨時(shí)向需要電能的用戶供電，解除局部地區(qū) 受天氣和無(wú)日照不發(fā)電的制約。
不同類型的光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)在太空光譜發(fā)電機(jī)總體構(gòu)造中的布置 形式主要有以下幾種。第一種是把光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)設(shè)在太空艙外的機(jī)架 上,其缺點(diǎn)是受太陽(yáng)輻射及安裝、調(diào)試和檢修不方便;其優(yōu)點(diǎn)是太空發(fā) 電站的方位保持不變，太陽(yáng)跟蹤由太空發(fā)電站統(tǒng)一控制、各臺(tái)光譜發(fā) 電機(jī)自行完成。第二種是把分光裝置的全部或大部份安裝在太空艙外， 余下的部份、光譜電池和冷卻裝置及全部電器設(shè)備裝在太空艙內(nèi)，被 分光裝置改造后的彩色光譜的光通過透明隔離窗口落在光譜電池上， 太空發(fā)電站隨太陽(yáng)跟蹤擺動(dòng)；若在太空艙外的分光裝置與艙內(nèi)的部份 分光元件及光譜電池和冷卻裝置等分別隨太陽(yáng)跟蹤同步擺動(dòng)，則太 空發(fā)電站的方位保持不變。第三種是把固定的透明隔離窗口改成活動(dòng) 隔離窗口，并作為分光裝置機(jī)架的一部份與光譜電池一起隨太陽(yáng)跟蹤 擺動(dòng)，使太空發(fā)電站的方位保持不變。第四種是把光譜電池板裝在太 空艙外的機(jī)架上，通過機(jī)架的活動(dòng)接頭與太空艙連接及傳動(dòng)裝置完成 太陽(yáng)跟蹤的動(dòng)作，使太空發(fā)電站的方位保持不變。
圖6為在太空發(fā)電站上使用的太陽(yáng)光源光譜發(fā)電機(jī)某類型的結(jié)構(gòu)示意圖。特征是分光裝置及與其匹配的光譜電池以集群方式組建 成一臺(tái)功率較大的光譜發(fā)電機(jī)；其結(jié)構(gòu)由頭部(31)和太空艙(36)組 成，它們之間的窗口用防太陽(yáng)輻射透明板(33)隔離，必要時(shí)用遮蓋板 (38)關(guān)閉窗口，便于艙內(nèi)光譜電池(34)及其它電器設(shè)備的安裝、調(diào)試 和檢修；頭部的機(jī)架上安裝多臺(tái)由棱鏡(30)和透鏡(32)組成分光裝置; 太空艙(36)內(nèi)裝有與其匹配的光譜電池(34)和熱管式冷卻裝置(35); 太空艙(36)內(nèi)還安裝全部電器及儲(chǔ)能設(shè)備；太陽(yáng)光(29)照射方向由主 太空艙跟蹤系統(tǒng)控制；連接通道(37)與主太空艙或其它光譜發(fā)電機(jī)相 連并組成太空發(fā)電站。
太陽(yáng)光源光譜發(fā)電機(jī)在太空的應(yīng)用方式有利用光譜發(fā)電機(jī)和現(xiàn) 有太空技術(shù)，通過太空艙的連接通道把許多光譜發(fā)電機(jī)與主太空艙連 接組建成大型或特大型太空發(fā)電站，并與地球定點(diǎn)同步運(yùn)行，通過它 的能量發(fā)射傳送裝置和地面的能量接收裝置向地面?zhèn)魉颓鍧嵞茉炊?不受地面氣候影晌；在太空中建立許多裝有能量發(fā)射和接收傳送裝置 的大型或特大型太空發(fā)電站并組建太空電網(wǎng)，向地面?zhèn)魉颓鍧嵞茉炊?不受天氣和無(wú)日照不發(fā)電的影響。由太空電網(wǎng)與裝有能量發(fā)射和接收 傳送裝置的區(qū)域和全球大電網(wǎng)構(gòu)成由能源、數(shù)字和信息網(wǎng)絡(luò)等組成地 球超級(jí)網(wǎng)絡(luò)，通過它的監(jiān)控中心隨時(shí)向地面和太空用戶供給所需的清 潔能源，而徹底解除受天氣和無(wú)日照不發(fā)電的制約。
若在太陽(yáng)系各行星太空中也建立以太空發(fā)電站為基礎(chǔ)的星球網(wǎng) 絡(luò)，與地球超級(jí)網(wǎng)絡(luò)組建成太陽(yáng)系超級(jí)網(wǎng)絡(luò)，將為人類實(shí)現(xiàn)乘坐超級(jí) 宇宙飛船飛向其它恒星系星球遨游太空和返回地球的夢(mèng)想創(chuàng)造條件。圖7為燃料光源光譜發(fā)電機(jī)某類型的結(jié)構(gòu)示意圖。其工作原理是: 具有一定溫度和壓力的最佳可燃混合氣通過導(dǎo)管(39)在燃燒器(40) 充分燃燒產(chǎn)生高溫而發(fā)出高光強(qiáng)度的光，經(jīng)反射鏡(51)和聚光反射 鏡(42)將這些光(43)聚焦后再通過透鏡(45)轉(zhuǎn)變成平行光東(46),進(jìn) 入棱鏡(47)分光和透鏡(48)聚光于光譜電池(49)上，形成與其匹配的
燃料光源彩色光譜，有效地把燃料光源彩色光譜的光能轉(zhuǎn)變成電能； 同時(shí)還由板式光譜發(fā)電機(jī)(44)構(gòu)成爐膛，收集光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。燃?器(40)有三維和二維，三維燃燒器的基本形狀為球狀，二維燃燒器的 基本為管狀。后者的特點(diǎn)是可燃混合氣從燃燒管的一端進(jìn)入燃燒，從 另 一端排出廢氣，燃燒管段溫度最高，排廢氣管端溫度最低,所以光譜 發(fā)電機(jī)按管段匹配為佳。燃燒管排出的廢氣熱能還可再利用。燃料光 源光譜發(fā)電機(jī)使用的燃料為液體和氣體燃料。液體燃料有柴油、汽油、 煤油等和由煤及生物等轉(zhuǎn)換來(lái)的各種液體燃料。氣體燃料主要有天然 氣、煤氣和從煤碳等石化燃料及生物燃料轉(zhuǎn)換成的或其它方法轉(zhuǎn)換成 的氫氣。氫與氧的燃燒為最佳，因?yàn)槿紵郎囟茸罡?，廢氣熱量損失最小, 無(wú)污染排放物。這些燃料轉(zhuǎn)化裝置可與反射鏡(51)、聚光反射鏡(42) 的冷卻管(50，41)及排氣冷卻管相連，進(jìn)一步提高光譜發(fā)電機(jī)的綜合 運(yùn)行效率。
燃料光源光譜發(fā)電機(jī)為石化和生物質(zhì)能的利用開辟了新的途徑。 如由煤碳為主的燃料光源光譜發(fā)電機(jī)，以單臺(tái)或集群方式組成各種類 型的燃料光譜發(fā)電廠滿足不同用戶的需求。它有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和緊湊、建 廠周期短、無(wú)運(yùn)動(dòng)件、噪音較小、高效節(jié)能和排污少等優(yōu)點(diǎn)。還為汽車、火車和船舶及其它機(jī)械提供電力。還可回收其它高溫物體散發(fā)的 光能轉(zhuǎn)化為電能而提高能源的利用效率。
從上可知，"光電轉(zhuǎn)換定律"的發(fā)現(xiàn)和"光譜發(fā)電機(jī)及其應(yīng)用" 的發(fā)明將是破解世界能源和全球氣候變化的法寶。將實(shí)現(xiàn)以太陽(yáng)能、 風(fēng)能、水力和核能等清潔能源為主，以生物和石化及轉(zhuǎn)化的能源為輔 的能源結(jié)構(gòu)；并把全球氣候變化修復(fù)到人類所需的狀態(tài)，從而引向人 類美好將來(lái)。
權(quán)利要求
1光譜發(fā)電機(jī)有太陽(yáng)光源光譜發(fā)電機(jī)和燃料光源光譜發(fā)電機(jī)。太陽(yáng)光源是指由太陽(yáng)和其它恒星發(fā)出的光分別到達(dá)太陽(yáng)系行星和其它恒星系行星的近似平行光及其反射光。燃料光源主要是指液體或氣體燃料與氧氣或空氣形成的可燃混合氣，在燃燒器中充分燃燒產(chǎn)生高溫所發(fā)出的放射光及其反射光；其它高溫物體所發(fā)出的光。
5.根據(jù)用途不同，光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)在光譜發(fā)電機(jī)總體構(gòu)造中的組合 方式主要有a)由每一種光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)構(gòu)成獨(dú)立的光譜發(fā)電機(jī)；b)以集群方式共一個(gè)機(jī)座和太陽(yáng)跟蹤系統(tǒng)，把多臺(tái)光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)對(duì)稱安裝 在機(jī)座兩側(cè)的機(jī)架上，構(gòu)建一臺(tái)地面上使用的功率較大光譜發(fā)電機(jī);c) 以集群方式由多臺(tái)光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)構(gòu)建一臺(tái)太空發(fā)電站上使用的功率 較大光譜發(fā)電機(jī)；d)以集群方式由許多小的光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)構(gòu)成板式光 譜發(fā)電機(jī);e)以集群方式由許多微小分光裝置的組合體及與其匹配的 光譜電池抅成光譜電池板，安裝在太陽(yáng)跟蹤機(jī)架上構(gòu)成光譜發(fā)電機(jī)；f) 由光譜電池板和蓄電池材料組成光譜電源板，構(gòu)成自帶蓄電池的微型 光譜發(fā)電機(jī)或用于需要微型電源的地方，充電時(shí)把它插入充電器或插入太陽(yáng)跟蹤充電座上并置于太陽(yáng)光下。.6太陽(yáng)光源光譜發(fā)電機(jī)在地面和太空中的普及推廣應(yīng)用方式主要有:a)太陽(yáng)光源光譜發(fā)電機(jī)通過機(jī)座和柱臺(tái)安裝在地面上有太陽(yáng)光 而需要電源的地方；b)裝在農(nóng)村住宅周圍空地上及城鎮(zhèn)居民住宅和其 它建筑物上，為居民和商場(chǎng)及辦公大樓提供電能；c)單獨(dú)發(fā)電或并網(wǎng) 發(fā)電；d)以各種集群方式組建小、中、大和特大型光譜發(fā)電廠并組建 區(qū)域和全球大電網(wǎng)，通過監(jiān)控中心向用戶供給清潔電能而不受局部地 區(qū)天氣影響；e)太陽(yáng)光源光譜發(fā)電機(jī)通過太空.艙的連接通道與其它光 譜發(fā)電機(jī)及主太空艙連接，組建大型或特大型太空發(fā)電站并與地球定 點(diǎn)同步運(yùn)行，通過它的能量發(fā)射和接收傳送裝置和地面的能量接收裝 置，向地面用戶輸送清潔能源而不受地面氣候影響；f)在太空中建立 許多大型的裝有能量發(fā)射和接收傳送裝置的太空發(fā)電站并組成太空 電網(wǎng)，與地面上建立的區(qū)域和地球大電網(wǎng)及其能量發(fā)射和接收傳送裝 置共同構(gòu)建由能源、數(shù)字和信息網(wǎng)絡(luò)等組成的地球超級(jí)網(wǎng)絡(luò)，由它的 監(jiān)控中心隨時(shí)向地面和太空用戶供給所需清潔能源，徹底解除受天氣 和無(wú)日照不發(fā)電的制約，達(dá)到破解世界能源和全球氣候變化急迫需求 巨大清潔能源難題的目的；g)地球超級(jí)網(wǎng)絡(luò)與太陽(yáng)系各星球上建立相 應(yīng)的星球網(wǎng)絡(luò)組建太陽(yáng)系超級(jí)網(wǎng)絡(luò)，以實(shí)現(xiàn)人類乘坐超級(jí)宇宙飛船飛 向其它恒星系星球遨游太空并返回地球的夢(mèng)想。
全文摘要
本發(fā)明為解決世界能源和全球氣候變化的難題而發(fā)現(xiàn)了“光電轉(zhuǎn)換定律”，并作為技術(shù)背景發(fā)明了太陽(yáng)光源和燃料光源的“光譜發(fā)電機(jī)及其應(yīng)用”。書中詳細(xì)敘述光譜發(fā)電機(jī)總體構(gòu)造的組成及作用；核心技術(shù)“光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)”的組成、工作原理和光電元件的制作過程；光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的基本類型及其在光譜發(fā)電機(jī)總體構(gòu)造中的組合方式；給出地面和太空的光譜發(fā)電機(jī)及燃料光源光譜發(fā)電機(jī)的具體實(shí)施方式
和它們?cè)诘孛婧吞盏钠占巴茝V應(yīng)用方式，達(dá)到破解上述難題的目的。下面給出某單臺(tái)光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的光譜發(fā)電機(jī)，其工作原理是按空間分布的太陽(yáng)光源白色光譜的光(21)，經(jīng)棱鏡(22)分光、透鏡(23)聚光于光譜電池(24)上改造成與光譜電池匹配的按平面分布和具有高光強(qiáng)度并扣除相對(duì)光路損失為最小的太陽(yáng)光源彩色光譜，其光能90％以上轉(zhuǎn)變成電能；光譜電池的實(shí)際相對(duì)效率為90％以上；光譜電池的有效效率在正常情況下達(dá)30％以上；工作溫度較低，并受冷卻裝置(25)冷卻而工作更穩(wěn)定；光譜發(fā)電機(jī)通過機(jī)座(28)和柱臺(tái)可裝在有太陽(yáng)光而需要電能的地方而不占用或少占用土地，便于普及推廣應(yīng)用。
文檔編號(hào)H02N6/00GK101316081SQ20081000033
公開日2008年12月3日 申請(qǐng)日期2008年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月8日
發(fā)明者張培榕 申請(qǐng)人:張培榕