[发明专利]用于功函数减少和热离子能量变换的系统和方法

权利要求书

1.一种用于操作热离子能量变换器TEC的方法，所述方法包括：

用多个光子照射所述TEC的阳极；

在所述阳极的n型半导体处，吸收所述多个光子，其中吸收所述多个光子能够激发所述n型半导体中的带间跃迁，从而减少所述阳极的功函数；和

在减少所述功函数的同时生成热离子电流，包括：

在所述TEC的阴极处，热离子地发射多个电子；

在所述阳极处，在吸收所述多个光子的同时捕获所述多个电子；和

在所述阳极处，提供所述多个电子作为电功率；

其中，所述阳极包括：

所述n型半导体；

功函数减少层；和

中间层，所述中间层被构造在所述n型半导体和所述功函数减少层之间。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述中间层包括过渡金属氧化物。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述过渡金属氧化物是氧化钛。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述n型半导体是从包括以下项的组中选择的：n型硅、n型碳化硅、n型锗、和n型III-V族半导体。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，照射所述阳极包括：在所述阴极处，发射所述多个光子。

6.根据权利要求1所述的方法，其中：

减少所述阳极的功函数包括：在所述阳极处，实现被照射的功函数；和

当所述阳极未被照射时所述阳极的暗功函数比所述被照射的功函数大至少50meV。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述功函数减少层包括以下中的至少一种：碱金属和碱土金属。

8.一种用于操作热离子能量变换器TEC的方法，所述方法包括：

减少所述TEC的阳极的功函数，包括：

用多个光子照射所述阳极；和

在所述阳极的n型半导体处，吸收所述多个光子；和

在减少所述功函数的同时生成热离子电流，包括：

在所述TEC的阴极处，热离子地发射多个电子；

在所述阳极处，在吸收所述多个光子的同时捕获所述多个电子；和

在所述阳极处，提供所述多个电子作为电功率；

其中，所述阳极包括：

所述n型半导体；

电触点；和

在所述n型半导体的与所述电触点相对的一侧的层，其中，所述层不包含碱金属且不包含碱土金属。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述层包括氧化物。

10.根据权利要求8所述的方法，其中，所述阳极还包括功函数减少层，其中，所述层被构造在所述n型半导体和所述功函数减少层之间。

11.根据权利要求8所述的方法，其中：

减少所述阳极的功函数包括：在所述阳极处，实现被照射的功函数；和

当所述阳极未被照射时所述阳极的暗功函数比所述被照射的功函数大至少50meV。

12.一种热离子能量变换器TEC，包括：

阳极，所述阳极包括：

n型半导体，其被配置为经由光电压效应减少所述阳极的功函数；

功函数减少层，其被配置为经由不同于所述光电压效应的第二效应减少所述阳极的所述功函数；和

中间层，所述中间层被构造在所述n型半导体和所述功函数减少层之间；

阴极，其中，所述TEC在所述阳极和所述阴极之间限定间隙；

外壳，所述外壳将所述间隙与所述TEC附近的周围环境隔离；和

电负载，所述电负载将所述阴极电耦合至所述阳极。

13.根据权利要求12所述的TEC，其中，所述中间层包括过渡金属氧化物。