[实用新型]基于超透镜的太阳能转化装置及具有其的相关设备

说明书

本公开涉及光学超透镜的技术领域，具体地，本公开涉及基于超透镜的太阳能转化装置及具有其的相关设备。该基于超透镜的太阳能转化装置包括光伏组件，用于将光能转化为电能；超透镜装置，在光路上设置在光伏组件的上游，超透镜装置将透过其的光能聚焦在光伏组件上；其中，超透镜装置包括规则排布超结构单元和固定超结构单元的基底。本实用新型基于超透镜的太阳能转化装置光伏组件，通过超透镜装置将透过超透镜装置的光聚焦在光伏组件上，再利用光伏组件将光能转化为电能。基于超透镜装置在保持高转化率的同时，还可以兼具重量轻的优点，尤其适用于一些对重量有要求的场景，例如，无人机，航空探测器等。

技术领域

本公开涉及光学超透镜的技术领域，具体地，本公开涉及基于超透镜的太阳能转化装置及具有其的相关设备。

背景技术

能源危机将会制约现代社会的发展，因此，开发和利用可再生能源是人类解决能源问题进而可持续发展的重要举措之一，也成为了当前众多科学家研究的重点课题。太阳能是公认的可再生清洁能源，可以满足人类当前和未来的能源需求。硅是太阳能电池的首选材料，但由于昂贵的硅材料价格，导致近年来选用微米级厚度的薄膜单晶硅逐渐成为研究重点，然而，硅有源层越薄，光吸收就越弱，导致光伏器件转换效率降低。

目前，现有的技术多采用具有周期性结构的增透膜或者菲涅尔透镜来提高光能转化电能的转化效率。

但是，由于周期性结构的增透膜或者菲涅尔透镜重量较重，并不适宜一些小型化和轻量化的太阳能转化装置。

实用新型内容

针对现有技术的上述缺陷，本实用新型提供的一种基于超透镜的太阳能转化装置及具有其的相关设备，解决了上述技术问题。

为了达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

本实用新型一方面提供一种基于超透镜的太阳能转化装置，包括：

光伏组件，用于将光能转化为电能；

超透镜装置，在光路上设置在光伏组件的上游，超透镜装置将入射的光聚焦到光伏组件上；其中，

超透镜装置包括规则排布超结构单元和固定超结构单元的基底。

在其中一个实施方式中，光伏组件为薄膜单晶硅的PN结。

在其中一个实施方式中，超透镜装置包括或者为聚光透镜。

在其中一个实施方式中，其特征在于，超结构单元阵列式排布；超结构单元为正六边形或正方形。

在其中一个实施方式中，正六边形的超结构单元各顶点和中心位置至少设置有一个纳米结构；正方形的超结构单元各顶点和中心位置至少设置有一个纳米结构。

在其中一个实施方式中，超透镜装置的相位分布φ满足如下条件：

其中，λ为光波波长,r为各纳米结构至基板中心的距离，f为透镜焦距。

在其中一个实施方式中，纳米结构为偏振相关结构或偏振无关结构；偏振相关结构包括纳米鳍或纳米椭圆柱；偏振无关结构包括纳米圆柱或纳米方柱。

在其中一个实施方式中，纳米结构与纳米结构之间填充有填充层；填充层包括空气填充或者与纳米结构的折射率差值的绝对值大于等于0.5的透明或半透明填充材料。

在其中一个实施方式中，基底为刚性或柔性基底；刚性基底为熔融石英、冕牌玻璃、火石玻璃和蓝宝石中的一种；柔性基底为云母或聚酰亚胺中的一种。

在其中一个实施方式中，光伏组件的衬底为柔性衬底或刚性衬底。

本实用新型第二方面提供一种太阳能电池板，包括根据上述的基于超透镜的太阳能转化装置。