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：
本發(fā)明涉及太陽能光吸收技術(shù)領(lǐng)域，一種提高光能利用率的光吸收裝置。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟的發(fā)展，人們環(huán)保意識也越來越強，經(jīng)濟發(fā)展和環(huán)境保護的爭論一直是 焦點話題。太陽能是一種理想的環(huán)保能源，其應(yīng)用和普及也日益受到各級政府重視。美國從 1973年就制定了政府級陽光發(fā)電計劃，1980年又正式將太陽能發(fā)電列入公共電力規(guī)劃，到 2010年要安裝1000-3000MW太陽能電池；日本也曾推出“屋頂光伏計劃”，其經(jīng)費高達9200 萬美元；歐盟政府提出的“百萬屋頂光伏計劃”等等。這些政府導(dǎo)向的舉動有效地拉動了太 陽能發(fā)電產(chǎn)品的市場需求，同時也促進了該技術(shù)領(lǐng)域不斷進步。我國是個能源消費大國，推 廣太陽能事在必行，雖然在技術(shù)水平方面略遜于歐、美、日，但我國的太陽能產(chǎn)業(yè)從八十年 代開始就進入了快速發(fā)展階段，先后從美國、加拿大等引進多條條太陽能電池生產(chǎn)線，大大 提高了我國太陽能電池產(chǎn)能。太陽能發(fā)電系統(tǒng)就是利用太陽能和其他輔助設(shè)備將太陽能轉(zhuǎn) 換成電能，其中最為核心的部件就是太陽能電池，它是收集光線的最基本單位。光電探測技術(shù)也成為人們生活生產(chǎn)中的一個關(guān)鍵技術(shù)，光電探測技術(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，比如光電 管、光電倍增管、像增強管、光導(dǎo)管或光敏電阻等等。這些探測器吸收光子以后，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。 光子總能量有兩個方面決定，首先是單個光子的能量hv，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。無論是在太陽能電池領(lǐng)域還是在光電探測領(lǐng)域，提高光吸收都是一個熱門話題， 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，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)計光子晶體可 以有效地控制光子流。光子晶體對光的吸收具有一個非常重要的特點，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，本發(fā)明的裝置可以將吸 收率提高兩到三個數(shù)量級。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(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來 提高太陽能電池或者各種光電探測器的光吸收效率為了解決上述問題，本發(fā)明的基本原理 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。為實現(xiàn)本發(fā)明目的，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 達到吸收裝置上時，一部分可以直接進入導(dǎo)光管傳輸?shù)教柲茈姵鼗蚋鞣N光電探測器件， 另一部分則會通過反射或者折射之后進入到太陽能電池或各種光電探測器件，這個過程中 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數(shù)量級。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明圖1的局部放大圖；圖3為本發(fā)明實施例示意圖；圖4為本發(fā)明應(yīng)用在太陽能面板的示意圖；圖5為本發(fā)明應(yīng)用在光電傳感器的示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步的說明。圖1為本發(fā)明的結(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。下面按照圖中的一個具體實施例來說明本發(fā)明是如何具體工作的。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轉(zhuǎn) 化成電信號的裝置。由于導(dǎo)光管是按照光子晶體的特性來生長的，所以當(dāng)光進入吸收裝置 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，本發(fā) 明提出的構(gòu)想對光的吸收能力有一個很大的提高。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)用于太陽能面板， 圖中的太陽能面板剛好位于導(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轉(zhuǎn)換成電信號的裝置，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的大小，使用本發(fā)明裝置的傳感器可以將光電傳感器的靈敏度性提高2到3個數(shù)量級。
權(quán)利要求
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(2)。
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2a ；垂直與吸收面的導(dǎo)光管間距為a。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種提高光能利用率的光吸收裝置，其特征在于所述導(dǎo)光管 ⑵的列間距是行間距的2倍。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種提高光能利用率的光吸收裝置，涉及太陽能光吸收技術(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。屬于太陽能光吸收技術(shù)領(lǐng)域。實現(xiàn)提高光利用率的效能。
文檔編號G02B6/00GK101984369SQ20101028387
公開日2011年3月9日 申請日期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 申請人:廣州大學(xué)