[实用新型]表面等离激元诱导太阳能光子增强热电子发电装置

说明书

本实用新型属于太阳能光热发电技术领域，具体提供一种表面等离激元诱导太阳能光子增强热电子发电装置。本实用新型旨在解决现有光子增强热电子发电技术中的热电子激发效率较低，并且热电子发射极产生的自发热辐射容易影响电能转化率的问题。为此，本实用新型的光子增强热电子发电装置包括间隔设置的阴极和阳极，阴极包括彼此相连的吸收元件和发射元件，并且吸收元件上设置有第一表面等离激元微纳结构，第一表面等离激元微纳结构能够诱导激发出大量热电子，从而有效提高热电子的激发效率；发射元件上设置有第二表面等离激元微纳结构，第二表面等离激元微纳结构能够调谐阴极产生的热辐射的中心波长和带宽，以便对阴极的自发热辐射进行有效调节。

技术领域

本实用新型属于太阳能光热发电技术领域，具体提供一种表面等离激元诱导太阳能光子增强热电子发电装置。

背景技术

随着科学技术的不断进步以及地球资源的不断消耗，人们开始热衷于研究各种可再生资源的利用方法；其中，太阳能作为地球上最充裕的碳中性可再生能源，一直以来都是可再生能源利用技术的研究重点。通常地，现有太阳能光热发电技术都是先通过集光器接收太阳辐射，然后再利用热电转化装置将太阳能转化为电能。同时，根据热电转换方式的不同，现有太阳能光热发电技术主要分为传统热力循环发电技术、温差发电技术以及热电子发电技术三种。

进一步地，传统热力循环发电技术是通过将太阳能转化为机械能，再将机械能转化为电能来实现发电，其主要包括斯特林循环发电技术、朗肯循环发电技术和布雷顿循环发电技术三种发电方式。而热电子发电技术主要是通过太阳能激发出的电子作为能量传输介质来将太阳能转化为电能，热电子发电技术不仅具有良好的持续发电能力，并且其在发电过程中只需进行静态运动，因此，热电子发电技术无需运动部件即可实现发电。在热电子发电技术中，其电子产生方式主要包括热诱导热电子发射技术和光子增强热电子发射技术两种。

具体地，热诱导热电子发射技术能够直接吸收聚焦的太阳辐射并将其转化为热能，使得阴极中的自由电子经热化逸出阴极表面并发射至真空中，最后克服空间电荷势垒被近邻的阳极接收，从而将太阳能转化为电能。光子增强热电子发射技术则是利用高能量光子激发出光生电子，同时，低能量光子能够被声子吸收为热量，从而使得太阳辐射能够得到全谱高效的利用。通常地，现有光子增强热电子发电技术都是通过光致直接激发的方式来产生热电子，激发效率较低；同时，由于热电子发射极(即阴极)具有较高的温度，从而产生大量的自发热辐射，这些热辐射被阳极大量吸收，使得阳极的温度急剧上升，进而对电能的转化效率造成极大程度的影响。

相应地，本领域需要一种新的表面等离激元诱导太阳能光子增强热电子发电装置来解决上述问题。

实用新型内容

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决现有光子增强热电子发电技术中的热电子激发效率低，并且热电子发射极产生的自发热辐射很容易影响电能转化率的问题，本实用新型提供了一种表面等离激元诱导太阳能光子增强热电子发电装置，所述光子增强热电子发电装置包括热电子发电组件；其中，所述热电子发电组件包括间隔设置的阴极和阳极；所述阴极包括彼此相连的吸收元件和发射元件，并且所述吸收元件上设置有第一表面等离激元微纳结构，所述发射元件上设置有第二表面等离激元微纳结构。

在上述表面等离激元诱导太阳能光子增强热电子发电装置的优选技术方案中，所述第一表面等离激元微纳结构设置在所述吸收元件的远离所述发射元件的一侧。

在上述表面等离激元诱导太阳能光子增强热电子发电装置的优选技术方案中，所述第二表面等离激元微纳结构设置在所述发射元件的远离所述吸收元件的一侧。

在上述表面等离激元诱导太阳能光子增强热电子发电装置的优选技术方案中，所述第一表面等离激元微纳结构由金制成和/或所述第二表面等离激元微纳结构由锗锑碲合金制成。

在上述太阳表面等离激元诱导太阳能光子增强热电子发电装置的优选技术方案中，所述热电子发电组件还包括密封元件；所述密封元件用于密封连接所述阴极与所述阳极。