[发明专利]为太阳能集中器均质化光导管的结构和方法

权利要求书

1.一种包括至少一个光导管的结构，所述光导管包括第一光透明材料部分和在其顶部布置的第二光透明材料部分，所述光导管在顶部具有入射表面和在底部具有出射表面，其被分别配置为通过至少一对侧壁提供光线的入射和出射，这对侧壁在其间具有随所述入射表面到所述出射表面的距离单调递减的宽度，并被配置为提供所述光线在所述光导管内的内部反射，其中，非平面表面在所述光导管上被提供，且所述非平面表面被几何构形为衍射或折射撞击到其上的光，其中通过在所述非平面表面上的光衍射或折射，光强度在所述光导管的底部表面上被均质化，其中，所述非平面表面包括所述第一光透明材料部分和所述第二光透明材料部分之间的界面。

2.如权利要求1所述的结构，其中，所述底部表面是平面表面。

3.如权利要求1所述的结构，其中，所述非平面表面是所述第一光透明材料部分的最顶部表面。

4.如权利要求1所述的结构，其中，所述非平面表面包括至少一个凹面，该凹面在其中心部分比在其外围部分更接近所述底部表面。

5.如权利要求4所述的结构，其中，所述非平面表面是单个凹面，其从所述一对侧壁中的一个延伸到所述一对侧壁中的另一个。

6.如权利要求4所述的结构，其中，所述非平面表面包括多个凹面。

7.如权利要求6所述的结构，其中，所述非平面表面由多个互相邻近的凹面构成。

8.如权利要求6所述的结构，其中，所述非平面表面还包括多个凸面，其中，所述多个凸面中的每个的外围邻近所述多个凹面中的一个的至少一个外围。

9.如权利要求1所述的结构，其中，所述第二光透明材料部分被构形为具有凸面的多个光透明颗粒。

10.如权利要求1所述的结构，其中，所述第二光透明材料部分具有全息衍射表面。

11.如权利要求1所述的结构，其中，所述第二光透明材料部分具有深度在100nm到10微米的随机凹陷。

12.如权利要求1所述的结构，其中，所述第一光透明材料部分和所述第二光透明材料部分具有不同的折射率。

13.如权利要求12所述的结构，其中，所述第二光透明材料和所述第一光透明材料部分之间的界面从所述一对侧壁中的一个连续延伸到所述一对侧壁中的另一个。

14.如权利要求1所述的结构，其中，所述非平面表面包括所述第一光透明材料的至少一个凹面，其中，所述至少一个凹面中的每个在其中心部分比在其外围部分更接近所述底部表面。

15.如权利要求14所述的结构，其中，所述非平面表面还包括多个凸面，其中，所述多个凸面中的每个的外围邻近所述至少一个凹面的至少一个外围。

16.如权利要求12所述的结构，其中，第三光透明材料的部分被嵌入到所述第二光透明材料部分中作为多个光透明颗粒。

17.如权利要求1所述的结构，其中，所述非平面表面更接近所述光导管的最顶部表面而不是所述底部表面。

18.如权利要求1所述的结构，还包括位于所述底部表面下面的光伏电池。

19.如权利要求18所述的结构，其中，所述光伏电池是具有多个光伏结的多结光伏电池，所述多个光伏结位于离所述光伏电池的顶部表面的不同深度。

20.如权利要求1所述的结构，还包括聚焦元件，其被配置为将光线引导向光导管的最顶部表面，并被配置为相对于所述光导管保持固定的位置。

21.如权利要求1所述的结构，还包括额外的光导管和多个光伏电池，其中，所述额外的光导管中的每个具有与所述光导管相同的形状，且所述光导管和所述额外的光导管以阵列布置，且所述光导管和所述额外的光导管中的每个位于所述多个光伏电池中的一个上。

22.一种从辐射源产生电能的方法，所述方法包括：

提供一种包括聚焦元件、光导管和光伏电池的结构，所述光导管包括第一光透明材料部分和在其顶部布置的第二光透明材料部分，所述光导管具有至少一对侧壁，所述侧壁在其间具有随入射表面到出射表面的距离单调递减的宽度，其中，在所述光导管上提供了非平面表面，且所述非平面表面被几何构形为衍射或折射撞击到其上的光线，其中，所述非平面表面包括所述第一光透明材料部分和所述第二光透明材料部分之间的界面；并且

通过使用所述聚焦元件将光线从光源引导向所述光导管，其中，所述非平面表面处的光强度通过在所述非平面表面处的衍射或折射在所述光导管的底部表面处被均质化，且所述光伏电池通过具有所述均质化强度的光的照射而产生电能。