[发明专利]一种太阳能热电辐射增强热电子发电的装置与方法

权利要求书

1.一种太阳能热电辐射增强热电子发电的装置，其特征在于：包括用于为阴极提供热源的太阳能聚光器(1)，位于真空腔(9)内的阴极(2)、N型半导体(3)、P型半导体(4)，

所述N型半导体(3)与P型半导体(4)相连接形成P-N结，

所述阴极(2)电子发射面对着N型半导体，

所述阴极(2)和P型半导体(4)可作为电源的两极外接负载。

2.如权利要求1所述的一种太阳能热电辐射增强热电子发电的装置，其特征在于：

所述N型半导体(3)与P型半导体(4)相连接构成阳极。

3.如权利要求2所述的一种太阳能热电辐射增强热电子发电的装置，其特征在于：

还包括阴极支撑杆(7)和阳极支撑杆(8)，分别用于固定阴、阳极于真空腔(9)中。

4.如权利要求2所述的一种太阳能热电辐射增强热电子发电的装置，其特征在于：

所述真空腔(9)的腔体材质为玻璃、陶瓷或不锈钢，真空度10^-4Pa。

5.如权利要求1所述的一种太阳能热电辐射增强热电子发电的装置，其特征在于：

还包括升压模块(11)，所述电源的两极通过升压模块(11)连接外部负载，升压模块(11)用于调节热电子发电的输出电压。

6.如权利要求1所述的一种太阳能热电辐射增强热电子发电的装置，其特征在于：所述的N型半导体(3)为掺有V族元素的InSb薄膜，P型半导体(4)为掺有Ⅲ族元素的InSb基底,其掺杂浓度范围1×10¹⁷～1×10¹⁹cm^-3。

7.如权利要求1所述的一种太阳能热电辐射增强热电子发电的装置，其特征在于：所述的阴极(2)材料为低功函数材料，在受热过程中阴极(2)材料离子蒸发并冷凝于N型半导体(3)表面。

8.如权利要求1所述的一种太阳能热电辐射增强热电子发电的装置，其特征在于：所述阴极(2)受光面沉积一层碳纳米材料。

9.根据权力要求1-8中任意一项所述的一种太阳能热电辐射增强热电子发电的装置，其特征在于：所述的太阳能聚光器(1)可以对太阳位置进行跟踪。

10.一种太阳能热电辐射增强热电子发电的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、通过太阳能聚光器(1)汇聚太阳光辐射，

S2、热电子阴极(2)吸收汇聚太阳光产生的辐射，并将光能转换为热能，

S3、阴极内部电子热化，并以热电子发射的方式发射至N型半导体(3)，

同时，阴极会以热辐射的方式加热N型半导体(3)和P型半导体(4)，使其温度升高

S4、到达N型半导体(3)的热电子会被二次热化，从而克服N-P结势垒，到达P型半导体(4)区，并以热电辐射的方式，回到P型半导体(4)的准费米能级，通过外部负载重新回到阴极，实现发电。