[发明专利]太阳能天线阵列及其制作与应用

说明书

太阳能天线阵列可以包括捕获并将太阳光转换成电力的随机放置碳纳米管天线阵列。使用模具和自对准处理步骤来构造太阳能天线阵列的方法可以最小化成本。可以优化设计以捕获广谱的非偏振光。或者，阵列可以产生光，并且当连接到独立可控部分的阵列时可以作为反射或光透射显示器运行。

本申请是申请日为2016年04月26日、申请号为201680025443.3、发明名称为“太阳能天线阵列及其制作与应用”的发明申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请是2014年12月24日提交的美国专利申请号14/582,747的部分接续申请案，其全部内容通过引用并入本文，并且2012年4月24日提交的美国专利申请号13/454,155的部分接续申请案，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明的各个方面可以涉及用于将太阳能转换成电的可见光整流天线阵列的经济制造过程。

背景技术

数十年来，用于高频信号的AC至DC转换的整流器被熟知。数十年来耦合到天线(称为硅整流二极管天线)的特定类型的二极管整流器也被熟知。更具体地说，二十多年前，洛根(Logan)在1991年8月27日授权的美国专利5,043,739中描述了使用直角阵列来捕获和转换微波到电能。然而，天线的尺寸限制了频率，直到最近，格瑞兹(Gritz)在2010年3月16日授权的美国专利7,679,957中，描述了使用类似的结构将红外光转换为电，而彼得罗·西西利亚诺(Pietro Siciliano)在“用于高效率地将阳光直接转换到电的纳米整流天线”(意大利莱切的微电子与微系统研究所(IMM-CNR)的彼得罗·西西利亚诺发表的)中认为这种结构可以转换太阳光。

然而，这种可见光整流器所需的最小尺寸通常在几十纳米，虽然这些尺寸可以通过今天的深亚微米掩模技术来实现，但是这样的处理通常比目前需要更大尺寸的太阳能电池工艺昂贵得多。

然而，正如洛根(Logan)在美国专利5,043,739中指出的那样，微波整流器的效率可以高达40％，比典型的单结多晶硅太阳能电池阵列的效率高两倍，当使用金属-氧化物-金属(MOM)整流二极管时，如彼得罗(Pietro)建议，阵列芯中不需要半导体晶体管。

因此，能够利用当前半导体制造的现有处理能力而不会产生这种制造成本可能是有利的。

此外，最近，莱斯大学报道，他们的研究人员创建了一种具有类似金属的电和热特性的(CNT)线。此外，单壁碳纳米管(SWCNT)结构变得更可制造，如罗桑伯格(Rosenberger)等人在2008年4月8日授权的美国专利7,354,977所述。也可以考虑到各种形式的碳纳米管连续生长，例如勒迈尔(Lemaire)等人在美国专利7,744,793(2010年6月29日授予)中，和/或投入使用Predtechensky等人描述的技术实践中，伴随碳纳米管不断生长收获碳纳米管“森林”。在2012年3月20日授予的美国专利8,137,653中，Garigian等人描述，经过一种催化剂支持的多孔膜连续推动碳气来生长CNT(2008年10月7日授权的美国专利7,431,985)。

此外，其他人已经考虑使用单壁碳纳米管用于各种结构，例如莱斯大学的碳纳米管线，如“莱斯的碳纳米管纤维优于铜”所述，迈克·威廉姆斯(Mike Williams)于2014年2月13日在news.rice.edu/2014/02/13/莱斯的碳纳米管纤维优于2价铜发布。2010年3月30日授权的美国专利7,687,160中由Tyson Winarski描述的磁性数据存储，特别是由TadashiIto等人描述的基于天线的太阳能电池(2010年9月30日公布的美国专利公布2010/0244656)。然而，Ito等人没有描述低成本地构建碳纳米管太阳能天线以有效转换太阳能的方法。

发明内容