[发明专利]一种反射式PETE太阳能光电转换方法及其转换装置

说明书

本发明公开了一种反射式PETE太阳能光电转换方法及其转换装置，将阴极材料和阳极材料置于真空环境中，太阳光经聚光装置后形成汇聚太阳光直接照射在阴极材料正面，阴极材料吸收汇聚太阳光产生大量的热电子，并将热电子发射到真空中再由阳极材料收集后导出形成光电流；基于上述的反射式PETE太阳能光电转换方法，针对性设计的一种反射式PETE太阳能光电转换装置，该装置结构简单，制作成本低；采用InN纳米线阴极能够吸收汇聚太阳光产生大量的热电子，并将热电子发射到真空中再由阳极收集后导出形成光电流，避免了透射式阴极复杂的粘接工艺，同时能在阴极表面制备绒面化的纳米结构，增加阴极对太阳光的吸收，有效提高光电转换效率。

技术领域

本发明涉及太阳能发电技术领域，特别涉及一种反射式PETE太阳能光电转换方法及其转换装置。

背景技术

随着全球气候变暖、环境污染以及能源紧缺的加剧，继而使光伏发电受到了前所未有的重视，尤其近年来发展极为迅速。但要实现光伏发电大规模应用并成为人类能源结构的重要组成部分，还需不断提出新的太阳光电转换方法和采用新材料以提高太阳电池的转换效率和降低其生产成本。

对传统的pn结太阳电池来说，存在的能量转换损失过程大致包括：1、能量小于禁带宽度的低能光子无法被吸收而引起的透过损失；2、晶格热化损失；3、pn结损失；4、接触损失；5、复合损失。此外，还应包括表面反射引起的能量损失。

为了减少上述各种能量损失，特别是晶格热化损失，以高效率和低成本为主要目标的第三代太阳电池, 目前已逐步发展起来的新概念太阳电池中就有光子增强热电子发射（PETE）太阳电池，该种器件的发电原理为:阴极吸收光子,电子经热激发从价带跃迁到导带;电子扩散至阴极表面，克服势垒发射至真空;阳极收集后导出形成光电流。目前，公开的技术文献资料报道，现今对于PETE太阳能电池器件的研究还不完善和深入，此前关于PETE太阳能利用的研究，都停留在理论研究方面，尤其对于反射式的PETE器件的设计和研制暂未见报道。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种反射式PETE太阳能光电转换方法，并针对该方法设计了相应的光电转换装置，区别于透射式复杂的结构，避免阳极受光照后产生的高温而引发热电子发射，可有效提高阴极和阳极的温度差，以获得更高的转化效率。

本发明的技术方案为：一种反射式PETE太阳能光电转换方法，将阴极材料和阳极材料置于真空环境中，太阳光经聚光装置后形成汇聚太阳光直接照射在阴极材料正面，阴极材料吸收汇聚太阳光产生大量的热电子，并将热电子发射到真空中再由阳极材料收集后导出形成光电流。

进一步地，所述阴极材料为InN纳米线，所述阳极材料为金属箔，所述聚光装置为太阳光自动追踪聚光器。

进一步地，所述真空环境的真空度≤1×10^-7Pa。

基于上述的反射式PETE太阳能光电转换方法，针对性设计的一种反射式PETE太阳能光电转换装置，包括筒体、石英玻璃、密封圈、金属箔阳极、InN纳米线阴极、铜导线和针阀；所述筒体内设有真空腔，筒体侧面设有两个与真空腔相连通的铜导线孔以及一个与真空腔相连通的内螺纹孔，所述内螺纹孔与自带外螺纹的针阀螺纹连接；所述金属箔阳极紧贴真空腔内侧，所述InN纳米线阴极设于真空腔底部；所述铜导线有两根，一根铜导线与金属箔阳极连接并通过铜导线孔引出真空腔外，另一根铜导线与InN纳米线阴极连接并通过另一个铜导线孔引出真空腔外；所述石英玻璃通过密封圈与真空腔连接。

进一步地，所述反射式PETE太阳能光电转换装置还包括筒盖，所述筒盖沿圆周设有若干个螺纹通孔，筒盖中间设有与真空腔相匹配的通孔；所述筒体对应设有与螺纹通孔相配合的螺孔，所述筒盖通过螺丝与筒体螺纹连接。

进一步地，所述铜导线引出真空腔外后，铜导线孔通过树脂胶进行密封。