[發明專利]分頻、匯聚、變頻太陽能電池

在審

• 申請號: 201910349096.5
• 申請日: 2019-04-19
• 公開（公告）號: CN111834483A
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（設計）人: 顧士平;顧海濤
• 申請（專利權）人: 顧士平
• 主分類號: H01L31/054
• 分類號: H01L31/054
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

分頻、匯聚、變頻太陽能電池，將太陽光按頻率分成幾個光帶，再經匯聚透鏡或匯聚面鏡對光束進行匯聚為較小的光斑，不同頻率光線的光斑照射到不同禁帶寬度的半導體太陽能電池的PN極上，實現高效率發電。對波長較長的光斑，其光線的能量不能使太陽能電池發電，光線通過倍頻晶體對光線進行倍頻后，再射到半導體太陽能電池的PN極上，使不能發電的光線，如紅外線、紅色光線也可以使半導體太陽能電池發電。用以上的單元作為一個小單元，由多個小單元組成矩陣，可實現大面積太陽能電池。優勢：(1)對太陽能進行匯聚，無需所有面積都需要半導體太陽能電池，大大降低了成本。(2)對現在不能發電的波長較長的光線通過倍頻，實現太陽能電池發電。

一、技術領域

本發明專利分頻、匯聚、變頻太陽能電池涉及一種帶分頻棱鏡、匯聚透鏡、倍頻晶體和不同禁帶寬度半導體太陽能電池。

二、背景技術

現有太陽能電池效率只有20％，對波長較長的太陽光線的能量不能越過半導體太陽能電池的禁帶，不能發電，而轉換為熱量，使太陽能電池的溫度升高，使太陽能電池的漏電流增加，即光生載流子被復合了，使太陽能電池的效率更低。

三、發明內容

要解決的問題：

現有太陽能電池的成本高的問題；解決現有太陽能的電池效率低的問題。

技術方案：

光線的分頻就是光線的色分，利用棱鏡，可以將太陽光色分，不同顏色光線的折射率不同，不同顏色即不同波長的光線在投射到不同的地方；

分頻太陽能電池：利用色分鏡將太陽光分成多段不同波長的光束，不同波長光束照射在不同禁帶寬度太陽能電池的PN極上，使光電池最高效率發電；

E＝hv，E表示能量，h普朗克常數，v光線的頻率；只有能量大于或等于禁帶寬度的光子才能越過禁帶到達導帶產生光電流，用于發電；能量小于禁帶寬度的光子產生的光電子不能越過禁帶到達導帶產生光電流，不能用來發電，只能產生熱量，熱量白白的浪費了，熱量引起的太陽能光電池升溫還會影響光電池運行的穩定性，降低光電池的發電效率；

色分鏡：利用棱鏡作為色分鏡將太陽光線按不同頻率分開；或采用菲涅耳棱鏡作為色分鏡將太陽光線按不同頻率分開；或利用矩陣菲涅耳棱鏡作為色分鏡將太陽光線按不同頻率分開；

采用菲涅耳棱鏡，為了減小棱鏡的厚度；采用菲涅耳匯聚鏡，為了減小匯聚鏡的厚度；從而減少棱鏡、透鏡的質量，大大降低成本，提高系統的穩定性；

匯聚太陽能電池：利用匯聚鏡將太陽光匯聚為小口徑光束，小口徑光束照射在小面積的光電池上進行發電，這樣可大大節約光電池的面積，可大大節省光電池的成本；對沒有光線投射的地方無需加光電池；空閑的空間空置；或空閑的空間加散熱片，降低光電池的溫度，提高光電池的系統的穩點性，提高光電池的效率；或空閑的空間加散熱片兼做光電池的正極，或空閑的空間加散熱片兼做光電池的負極；

匯聚鏡：利用凸透鏡作為匯聚鏡；或利用凹鏡作為匯聚鏡；或利用菲涅耳凸透鏡作為匯聚鏡；或利用矩陣菲涅耳凸透鏡作為匯聚鏡；

將色分鏡和匯聚鏡結合起來：將太陽光分頻，再將分頻的光束，經過匯聚鏡，形成更小的光束，分別投射到不同禁帶寬度太陽能電池的PN極上，能實現分頻高效率發電，并能大大節約成本；

將匯聚鏡和色分鏡結合起來：將太陽光經過匯聚鏡匯聚為小光束，再經過色分鏡進行色分，色分的光束投射到不同禁帶寬度的太陽能電池的PN極上，能實現分頻高效率發電，并能大大節約成本；

倍頻晶體：晶體在基頻光波電場作用下產生的二階非線性極化效應的晶體；利用倍頻晶體將長波長的光倍頻到高頻率，超過光電池的截止頻率，使長波長的太陽光能使太陽能電池發電；