[发明专利]一种太阳能能量转换器件

说明书

本发明公开了一种太阳能能量转换器件，该光电转换器件包括：至少一个光透射窗、阴极引出电极和阳极引出电极、以及多个绝缘环，共同提供具有真空腔的结构，设置在真空腔内的阴极组件、阳极组件及其间的绝缘子，所述阴极引出电极电接触阴极组件，所述阳极引出电极电接触阳极组件；以及提供在能量转换器件中的激活原子，其中所述阴极组件中形成有多个贯穿其中的阴极通道，且所述阴极组件与所述真空腔内壁之间存在空隙。本发明提供的太阳能能量转换器件可有效地改善激活原子的运动路径，促进激活原子在阴极表面动态吸附，有效地提高了太阳能能量转换效率。与其它真空型太阳能能量转换器件相比，该太阳能能量转换器件中新型结构可以有效地提高阴极表面激活原子的吸附效率，具有更高的能量转换效率。

技术领域

本发明涉及电真空元器件领域。更具体地，涉及一种太阳能能量转换器件及其制备方法。

背景技术

随着全球经济的飞速发展，人们在日常生活和工业生产中对能源的需求量持续增加，化石燃料的大量使用导致了能源迅速短缺、环境污染日益加剧。能源短缺和枯竭，发展与环境的冲突已成为全球所面临的共同难题，传统能源在地球上的储存总量逐渐清晰，人类寻求绿色环保的可再生能源迫在眉睫。在多种新能源中太阳能是资源最丰富的可再生资源，具有“取之不尽，用之不竭”的优点，并且利用太阳能发电还有环保和安全性高的特点，因此太阳能利用在全球得到了高度重视。

太阳能利用主要有光热发电和光伏发电两种形式。太阳能光热发电是指利用大规模阵列抛物式或蝶形镜面收集太阳热量，通过换热装置提供蒸汽，结合传统汽轮发电机的工艺，从而达到发电的目的，但是其较低的能量转换效率降低了市场竞争力，而光伏发电以太阳能能量转换器件技术为核心，技术相对成熟。目前太阳能能量转换器件从技术上主要分为三类：以晶硅电池为代表的第一代太阳能能量转换器件，以硅基薄膜、CdTe、CIGS电池为代表的第二代薄膜电池和GaAs叠层电池为代表的第三代太阳能能量转换器件。光伏市场主要是以第一代和第二代太阳能能量转换器件为主。然而，晶硅电池和无机薄膜电池都存在着效率偏低的问题，转换效率分别为12～25％和12.4～20.3％，有机染料太阳能能量转换器件转换效率达到12～21％，而GaAs叠层电池转换效率达到了43％。因此开发更高光电转换效率的第三代太阳能能量转换器件不仅必要而且紧迫。

传统的真空型太阳能能量转换器件结构的截面图如图1所示，器件结构简单，仅包括阴极101、阳极102、陶瓷结构103和其中的铯气氛104。当聚焦后的太阳光照射于该器件时，器件的温度迅速上升，吸附于阴极、阳极和陶瓷结构表面的铯(Cs)原子迅速脱附到真空中，并在真空中作无规则热运动。阴极表面的Cs原子在强光照射下从阴极表面脱附导致了阴极表面功函数升高，降低了电子从阴极材料内部发射到真空中的几率。另外部分发射到真空中的电子会与无规则运动的Cs原子发生碰撞，改变电子的运动轨迹，甚至部分电子返回到阴极，最终导致传统真空型太阳能能量转换器件的能量转换效率处于较低的水平。

因此，为了克服现有技术存在的技术缺陷，需要提供一种新型的太阳能能量转换器件。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种具有更高的能量转换效率的太阳能能量转换器件。

根据本发明的一个方面，提供一种真空型太阳能能量转换器件，该光电转换器件包括：

至少一个光透射窗、阴极引出电极和阳极引出电极、以及多个绝缘环，共同提供具有真空腔的结构，

设置在真空腔内的阴极组件、阳极组件及其间的绝缘子，所述阴极引出电极电接触阴极组件，所述阳极引出电极电接触阳极组件；以及

提供在能量转换器件中的激活原子，

其中所述阴极组件中形成有多个贯穿其中的阴极通道，且所述阴极组件与所述真空腔内壁之间存在空隙。

优选地，所述阳极组件中形成有多个贯穿其中的阳极通道，且所述阳极组件与所述真空腔内壁之间存在空隙。