CN101699748A - 纳米光伏 - Google Patents

纳米光伏 Download PDF

Info

Publication number
CN101699748A
CN101699748A CN200910112752.6A CN200910112752A CN101699748A CN 101699748 A CN101699748 A CN 101699748A CN 200910112752 A CN200910112752 A CN 200910112752A CN 101699748 A CN101699748 A CN 101699748A
Authority
CN
China
Prior art keywords
light
phototube
optical fiber
energy
optical
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN200910112752.6A
Other languages
English (en)
Inventor
刘文祥
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to CN200910112752.6A priority Critical patent/CN101699748A/zh
Publication of CN101699748A publication Critical patent/CN101699748A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/054—Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means
    • H01L31/055—Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means where light is absorbed and re-emitted at a different wavelength by the optical element directly associated or integrated with the PV cell, e.g. by using luminescent material, fluorescent concentrators or up-conversion arrangements
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/549—Organic PV cells

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

本发明任务涉及纳米光伏系统；推断出光生电压U光的公式；通过透镜或凹面镜等采光面聚集光源(太阳光等)直接辐射的能量，利用光电转换设备将光能直接转变成电能。该系统由于吸热面积小于采光面积，所以热损失小，可大功率和高效率集热。其装置结构可分为跟踪与不跟踪两种。另外经过聚集的光线能从光纤的一端而曲线传输到光纤的另一端。利用光纤的传输光线的功能，可以组建各种各样引入聚集的太阳能进行工厂化生产的聚能光伏系统。同时还提出纳米光电基材是指无机填充物杂质以纳米尺寸分散在有机聚合物基体(半导体)中形成的有机/无机纳米复合材料；同时解决现有太阳能光伏系统的分散性、间歇性和随机性等缺点。

Description

纳米光伏
技术领域 本发明涉及可再生能源技术、电学技术、纳米技术、光学技术和半导体物理技术等。
背景技术 以几何光学或波动光学为依据，是设计、分析光学系统和光电池特征的基础。
斯奈尔(W.Snell，1591-1626)定律：入射线、折射线和分界面的法线都位于同一个平面，界面两侧的物质a和物质b的入射角Φa和Φb的正弦之比是一个常数。该定律就是折射定律。
SinΦa/SinΦb＝常数                                  (1)
如果物质b为真空，则斯奈尔定律中的常数，称为物质a的折射率，用na表示。
斯奈尔定律还可以为：
naSinΦa＝nbSinΦb                                   (2)
现有的透镜或者反射镜利用光的反射定律和折射定律，可以改变光的传播路径。光在不同的材料中传播时，其传播速度是不同的。若某种媒质材料的折射率为n，C是光在真空中的传播速度，则光在该介质内的传播速度为V＝C/n。玻璃的折射率n在1.46到1.96之间。
当光线通过任何光学媒质(除了真空外)时，光的能量部分被媒质吸收，而光的强度相应衰减。朗伯(Lambert)定律：当光通过厚度为dx的物质时，光强度I的减少量dI与初强度I和厚度dx成正比。即
dI＝-αIdx                                           (3)
光线在通过光学媒质时，还因为散射而衰减。可见光的散射与光的波长有关，一般随波长的减小而增加。可见光的波长在400nm-700nm(纳米)之间。
当光线从光密媒质射到光疏媒质时，如果入射角大于临界角时，光全部被反射回光密媒质中，这种现象称为全反射(Total Internal Reflection，TIR)。
当na＞nb时，对于两种给定物质的临界角Φo为
SinΦo＝nb/na                                        (4)
玻璃折射率的数值一般为1.5，则玻璃-空气界面的临界角为
SinΦo＝1/1.5＝0.67，                                (5)
Φo＝42°
全反射棱镜优点是：第一，入射光是在棱镜内全部反射的；第二，反射光不受棱镜表面沾污的影响。其缺点是：当光线进入棱镜和从棱镜出来时，一部分光线由于在棱镜表面上的反射而损失；但棱镜表面涂上一层“无反射”薄膜可以大大减少这种损失。
光纤(Optical Fiber)是光导纤维的简称。头发丝般粗细的光纤，是用玻璃或透明塑料作为芯线，裹以折射率比芯线折射率小的包层。
如果一束光线进入一根光纤的一端之内时被全反射；只要光纤的曲率不太大，光线可以传输到光纤的另一端。即光线在光纤内传输具有可弯曲的优点。
光纤线路不怕雷击，不易受潮，耐高温，抗腐蚀，工作稳定。其重量很轻，体积很小，节省大量材料。
平行于透镜主光轴的平行光束通过透镜之后，汇聚于焦点F处(图1)成为一个亮点；平行光斜入射(图1)透镜，经透镜折射之后汇聚于焦平面上G点。
凹面镜旋转抛物面可将平行光束反射，光线经镜面反射后汇聚形成一个炽热的光团。
单元素半导体材料是硅(Si)和鍺(Ge)，二元化合物半导体材料是磷化镓(GaP)和砷化镓(GaAs)等。三元化合物半导体材料是磷化砷镓(GaAs1-XP)和砷化镓铝(AlGa11As)等。
完全纯净的、结构完整、不含任何杂质和缺陷的半导体，称为本征半导体。用ni表示本征载流子浓度。
每立方厘米半导体中的导帯电子数，称为导帯电子浓度，用n表示，单位为/cm3。
每立方厘米半导体中的价帯空穴数，称为价帯空穴浓度，用p表示，单位为/cm3。
半导体载流子浓度是随温度而改变的。当温度升高，热激发作用增强，使电子与空穴的产生率超过复合率；但电子和空穴的浓度增加到一定数值，它们的产生率与复合率又正好抵消，达到新的平衡。
半导体两种载流子的浓度乘积等于它的本征载流子浓度的平方。即
Np＝ni 2。                                      (6)
随着温度升高，杂质半导体不再具有原来N型或P型的特点，都要表现出本征半导体的特征。那么温度升高到什么程度，该半导体才会向本征半导体转化呢？显然，原来的杂质浓度越高，转化所需的温度会越高。不同杂质浓度的硅材料开始进入本征导帯的温度(粗略估计值)：杂质浓度n＝10-16/cm3时，本征转化的温度为350℃。杂质浓度n＝10-15/cm3时，本征转化的温度为270℃。杂质浓度n＝10-16/cm3时，本征转化的温度为180℃。
半导体的许多特性取决于所含杂质的种类和数量。半导体器件和集成电路制造的基本过程之一就是控制半导体各部分所含杂质的类型和数量。
在纯净的本征半导体材料中掺入施主杂质后，施主杂质电离放出大量能导电的电子，使这种半导体的电子浓度n大于空穴浓度p。这种主要依靠电子导电的半导体称为N型半导体。其中电子是多数载流子(简称多子)；空穴是少数载流子(简称少子)。
在纯净的本征半导体材料中掺入受主杂质后，受主杂质电离放出大量能导电的空穴，使这种半导体的电子浓度n小于空穴浓度p。这种依靠空穴导电的半导体称为P型半导体。其中空穴是多子；电子是少子。
在P型半导体和N型半导体的紧密接触处，由于扩散必然形成PN结。同时在PN结的N区侧形成一个正电荷区，P区侧形成一个负电荷区。这个区域称为空间电荷区(图2)。
空间电荷区内的正负电荷形成一个电场，称为自建电场。它使得N区和P区之间存在电势差。这个电势差称为PN结的接触电势差UD(图2)，可以推导出：
UD＝(kT/q)Ln(NDNA/ni 2)                              (7)
其中：k＝1.38×10-23焦耳/开尔文，为波尔兹曼常量；  元电荷q＝1.6×10-19C；
ND：N型区中施主杂质的浓度  NA：P型区中受主杂质的浓度  T为绝对温度
半导体导帯电子和价帯空穴可以参加导电。例如，它们的导电性表现在当有外加电场作用于半导体上时，导帯电子和价帯空穴将在电场作用下作定向移动，称为载流子的漂移运动。这种运动产生漂移电流。
在热平衡条件下，漂移电流完全被PN结两端的扩散电流所平衡；使流过该PN结的电流为零。
半导体单晶硅的原子密度为5.5×1022/cm3，晶体结构为金刚石晶格结构，晶格常数a＝5.43埃，属共价晶体。化合物半导体材料GaAs的原子密度为4.4×1022/cm3，晶体结构属闪锌矿晶格结构，晶格常数a＝5.65埃，也属共价键结合，但有一定的离子键成分。
杂质扩散是在高温下，中性原子以替位式掺入半导体中，用来改变材料的导电类型；不会形成电流。
当光子照射在物体表面上，就包含各种能量转换。当光线照射在物体表面时，有一部分被物体吸收；一部分被反射出去；另一部分透过该物体。如果入射的辐射能量为E，根据能量守恒定律，它等于被物体反射的能量、被物体吸收的能量和透过物体的能量之和，即
(8)
式中
Figure G2009101127526D0000032
——反射率，为反射能量占全部入射能量的百分比；
α——吸收率，为吸收能量占全部入射能量的百分比；
τ——透射率，为透射能量占全部入射能量的百分比；
反射率、吸收率和透射率的大小，不但与物体表面温度、物理特性、几何形状、材料性质有关，而且与光子的频率也有关。它们之和等于1.。如果吸收率为1，这种物体就是黑体。如果透射率为0，这种物体就是不透明体。如果透射率为1，这种物体就是完全透明体。反射分为两种，一种是镜面反射；另一种是漫反射。镜面反射遵循反射定律。利用镜面反射改变太阳光方向，对光能聚集在光电转换器起很大作用。漫反射使入射辐射在反射后分散于各个方向。一般物体表面均具有这两种反射的性质，只是各占的比例不同。
太阳辐射达到地面的波长范围大部分在0.2-2.6微米之间，而温度为70℃的物体表面辐射波长大约在0.5-40微随围内。当光电变换器不断吸收太阳辐射，自身温度逐渐升高时，它的辐射量也逐渐增大。最后到达热平衡；光电变换器温度不再升高。因此，光电变换器吸收能量的大小和可达到的最高温度，是由吸收率α和自身热发射率εT所决定的。
物体还有一个重要的辐射性质是发射率ε，它是物体总发射能量E与同温度的黑体总发射能量Eb之比。
ε＝E/Eb                            (9)
发射率ε的大小，一般与材料、温度、光子频率等有关。
无论自由电子处于何种运动状态(静止状态或匀速运动)，均不能吸收光子。当且仅当电子(或空穴)被固体或原子束缚并具有一定的束缚能时，电子(或空穴)才能吸收光子能量而产生光电效应。
对半导体施加外界作用(注入光子或电子)而破坏了其热平衡的条件，称为非平衡状态。
半导体处于非平衡状态时，其比平衡状态增加的载流子(电子或空穴)，称为非平衡流子。
对于一块均匀掺入施主或受主杂质的N型(或P型)半导体，用适当频率ν的光子(即光子的能量大于该半导体的禁带宽度Eg)，均匀照射半导体的表面。由于在半导体表面的薄层内光子被大部分吸收，价帯空穴ΔP(或电子ΔN)吸收光子能量后从价帯激发到导帯去，从而在导帯出现了附加的空穴ΔP(或电子ΔN)，同时在价帯池出现了相等的附加的电子ΔN(或空穴ΔP)，ΔP和ΔN就是非平衡载流子浓度，并且有
ΔP＝ΔN                          (10)
则在该半导体表面的薄层内导帯的电子载流子浓度为N0+ΔN，薄层内价帯的空穴载流子浓度为P0+ΔP。
光能转换电能的物理反应现象，可分为以下二种效应(外光电效应和内光电效应)：
被某种金属表面的电子吸收的光子能量不小于该电子的逸出功时，则该电子可逸出金属表面而形成电流。由于金属电子吸收光子能量被激发而作定向运动所形成电流的现象，称为外光电效应。
当半导体表面中的电子(或空穴)吸收不小于其原子束缚能的光子能量并由满带激发到导帯或在导帯中作定向运动所形成电流的现象，称为内光电效应。
发明内容  本发明任务是通过透镜或凹面镜等采光面聚集光源(太阳光等)直接辐射的能量，利用光电转换设备将光能直接转变成电能。该系统由于吸热面积小于采光面积，所以热损失小，可大功率和高效率集热。其装置结构可分为跟踪与不跟踪两种。另外经过聚集的光线能从光纤的一端而曲线传输到光纤的另一端。利用光纤的传输光线的功能，可以组建各种各样引入聚集的太阳能进行工厂化生产的光伏系统。
本发明还提出增加光伏系统中单个光电转换设备所接收的光能和提高光电转换效率的纳米技术等；以及解决现有太阳能光伏系统的分散性、间歇性和随机性等缺点。
能够将光能直接转换成电能或电流的光电器件，称为光电转换器。它是把光能变成电能的能量转换器。
由于半导体电子(或空穴)吸收大于其原子束缚能的光子能量被激发成为非平衡载流子并作定向扩散运动而产生的内光电效应，称为光伏效应。光伏效应又可以分为三种：金属-半导体接触，P-N结接触和丹伯效应。一般情况半导体中非平衡载流子的产生有两种：一种是光注入；另一种是电注入。
利用光伏效应能够使被光线照射的单个光电转换器产生出具有实用价值电势差的系统，称为光伏系统。
光电转换器(图2)不需要任何外加电源，只要有光线照射，即可产生电势差。它接上蓄电池后，就可对其进行充电；接上负载电路后，其中就有光电流。具有实用价值的电压，直流为6伏、12伏、24伏。
光伏系统中光电转换器或者光电元件也被称为光电池。太阳能光电转换器称为太阳能电池。
现有的单个太阳电池(例如硅太阳电池)的电压才0.5伏左右，不能直接作为电源使用。必须将它们几十个串、并联构成太阳电池方阵或电池板，获得相当能量，才能作为单个应用单元。
光子被半导体表面中原子吸收而产生的空穴-电子对是非平衡载流子，即导帯出现了附加的多子ΔN，在价帯也出现了同样数量附加的空穴ΔP。附加的空穴-电子对使得半导体中被光照射表面的空穴浓度近似等于N型半导体的平衡少子浓度Pno，电子浓度近似等于平衡多子浓度Nno。即使在光子小注入时，非平衡载流子浓度ΔP一定比平衡时的多子浓度Nno小得多，但又比平衡时的少子浓度Pno大得多。由于非平衡载流子的浓度不相同，会引起非平衡载流子自表面向内部的扩散。因此非平衡载流子空穴由表面向内部扩散。
如果载流子沿着垂直表面的X方向运动(图2)。非平衡载流子浓度随X的变化可写为ΔP(x)，dΔP(x)/dx是非平衡载流子浓度沿x方向的浓度梯度。
定义：空穴扩散流密度jp为单位时间垂直通过单位面积的空穴数。扩散流密度与浓度梯度成正比，则
jp＝-DPdΔp(x)/dx                             (11)
其中DP是比例系数，称为空穴的扩散系数(单位cm2/s)。
(11)式中负号表示空穴自浓度高的地方向浓度低的地方扩散。即扩散流方向与浓度梯度方向相反。
若光照恒定，则表面非平衡载流子浓度(ΔP)0恒定。在表面恒定的条件下，半导体内部各处的空穴浓度不随时间而改变，形成空穴的稳定分布，称为稳定扩散。
在一维稳定扩散情况下，扩散流密度jp也随位置x而变化。扩散流的改变率(即单位时间在单位体积内积累的空穴数的增加量)为
djp(x)/dx＝-DPd2ΔP(x)/dx2                    (12)
非平衡载流子由于复合而减少。设τP是非平衡载流子空穴的寿命。在单位时间、单位体积中空穴-电子对复合的非平衡载流子中的空穴数，称为空穴的净复合率ΔP(x)τP。在稳定扩散下，该区域的任意处的非平衡少子的空穴净复合率等于少子扩散流的改变率。可得非平衡少子空穴的稳态散方程：
DPd2ΔP(x)/dx2＝ΔP(x)/τP                    (13)
它是一个二阶常系数微分方程。其一般解为
ΔP(x)＝Aexp(-x/Lp)+Bexp(x/Lp)                (14)
其中Lp是空穴的扩散长度，Lp＝(Dp τP)1/2；系数A、B根据边界条件确定。
设N型半导体厚度为W，单位为cm。则：
I、当半导体样品足够厚，即W＞＞Lp(扩散长度)；边界条件为
当x＝0时，ΔP＝(ΔP)0     x→∞时，ΔP→0
因此得出(4)式中常数A＝(ΔP)0；   B＝0
特解为ΔP(x)＝(ΔP)0exp(-x/Lp)                (15)
将(15)式代入(11)式，得扩散流密度为
jp＝(DP/Lp)(ΔP)0exp(-x/Lp)＝(DP/Lp)ΔP(x)                     (16)
II、当半导体样品足够薄，即W＜＜Lp(扩散长度)；边界条件为
当x＝0时，ΔP＝(ΔP)0    x＝W时，ΔP＝0
因此得出(14)式中常数A＝(ΔP)0exp(W/Lp)/(exp(W/Lp)-exp(-W/Lp))  (17)；
                    B＝(ΔP)0exp(-W/Lp)/(exp(-W/Lp)-exp(W/Lp)) (18)；
应用双曲函数进行变换，得到特解为
ΔP(x)＝(ΔP)0sh((W-x)/Lp)/sh(W/Lp)                            (19)
由于W＜＜Lp，上式可简化为
ΔP(x)≈(ΔP)0((W-x)/Lp)/(W/Lp)＝(ΔP)0(1-x/W)                 (20)
此时，非平衡载流子浓度在样品中呈线性分布，其浓度梯度为
dΔP(x)/dx＝(ΔP)0/W                                           (21)
得扩散流密度为
jp＝(ΔP)0DP/W                                                 (22)
上式表明，在稳态情况(电子-空穴对的产生和复合处于平衡之中)下，扩散流密度是一个常数，即在单位时间和单位体积中，非平衡载流子的产生和复合处于平衡状态之中。
从(16)式和(22)式表明，非平衡载流子扩散流密度与(ΔP)0成正比，也与扩散系数成正比，与非平衡载流子分布的这段距离成反比。
因为电子带有-q电荷，空穴带有+q电荷。其中q＝1.6×10-19C。所以它们的扩散运动也必然伴随电流的产生，形成扩散电流。这种扩散电流也称为光生电流。从(11)式，空穴的扩散电流为
JP扩＝-qDpdΔP(x)/dx                                           (23)
同理可得出，电子的扩散电流为
Jn扩＝qDndΔN(x)/dx                                            (24)
设图2中N型半导体的厚度W＞Lp(扩散长度)；空穴的扩散电流为
JP扩＝-q(DP/Lp)(ΔP)0exp(-x/Lp)＝(DP/Lp)ΔP(x)                 (25)
设图2中N型半导体的厚度W＜＜Lp(扩散长度)；空穴的扩散电流为
JP扩＝-qDpdΔP(x)/dx＝-qDP(ΔP)0/W                             (26)
当二极管的N型区受到大于该半导体的禁带宽度的光子能量激发，半导体的原子由于获得光能而释放电子，形成电子-空穴对；就迫使它处于与热平衡相偏离的状态，即非平衡状态；这些大量产生的电子-空穴对(图2)中非平衡载流子空穴(或电子)被称为光生非平衡载流子，简称光生载流子。当它们吸收光子(光强较大)能量时，光生载流子大量出现，就产生抵抗反向的自建电场UD的作用力，自N型区表面向P型区扩散，形成有实用价值的反向电流，称为光生电流。光生电流受入射光的强度控制，光强越大，光生电流也越大。光生载流子-空穴在吸收光子能量而浓度大大增加时，在扩散作用下，向着与二极管中PN结上的自建电场相反的方向运动，并在该PN结的两侧形成与自建电场的正负电荷积累相反的电荷积累，产生一个光伏电场。即当二极管的N区表面受到大量大于该半导体的禁带宽度Eg的光子照射时，二极管中N型区的空穴从被光子照射的表面往P区的方向移动，同时P型区的电子往N区的方向移动，从而在PN结内部产生从N型区到P型区的光生电流；在二极管的PN结上形成光生载流子电势差。它与自建电场方向相反。
由光生载流子形成的有实用价值的电势差，称为光生电势差U光实。具有光生电势差的物体是光生电源。
物体中原子吸收光子能量而产生非平衡载流子抵抗该物体自建电场力的扩散，由一点A移动到另一点B时，这些载流子克服电场力所做的功EAB与该载流子电荷量q的比值EAB/q，称为A、B两点之间的载流子电势差。这种由于光生载流子扩散而产生的载流子电势差，也称为光生电压；用符号U光表示。
有实用价值的光生电压，即为光生电动势U光实。它除了抵消自建电场的作用以外，还使半导体的空间电荷区中，P型区帯正电，N型区帯负电。若将外电路接通，便有电能输出。
现有太阳能电池的开路电压小于其禁带宽度，这种功率损失称为电压因素损失。
利用透镜或凹面镜的不同聚集光能方法，可以增加光伏系统中的光电转换器所接收的光能强度和提高光能的转换效率等。这种方法能够解决太阳能的分散性缺点。
通过凸透镜或反射凹面镜的采光面来聚集光源(太阳光等)直接辐射的能量，集中照射在光电转换器(一般为半导体二极管)的吸收面上，将光能转变成电能，称为聚集大面积光线能量的光伏系统，简称聚能光伏系统。其中的光电转换器，称为光电器。这种聚能光伏系统中的光电器吸热面积远远小于采光面积，所以热损失很小，并可以高度集中光能，使单个光电器的功率和电压远远高于现有的单个太阳能电池。
光电器的开路电压大于其禁带宽度，因此不会产生电压因素损失。
光生电流在光电器或太阳能电池内部与外部流动时，必然会产生内电阻和外电阻。
现有的单个太阳能电池由于电压低(大约0.5伏)，不能直接作为电源使用。现有实用的太阳能电池是将几个或几十个单个的太阳能电池串联组成的太阳电池方阵，才能获得实用的电压和能量。太阳电池方阵的串联内电阻(主要为PN结的接触电阻和P型或N型半导体薄层电阻)损失比同样功率的光电器大得多。
太阳光经过透镜或反射镜聚焦之后，集中能量照射在单个半导体光电器上；单个光电器就可以产生具有实用价值的光生电动势，克服现有单个光电池(包括太阳能电池)不能单独使用的缺陷。
在聚能光伏系统中，光聚焦器的棱镜和凸透镜(或凹面镜)的采光面积A，要根据使用的需要来确定。直接的太阳光强度I可取0.3-0.5kW/m2，光的吸收效率η可取0.4-0.6之间。光电器的吸收功率P为：
P＝(Iη)A                                       (27)
其中：太阳光强度I的单位为W/m2，采光面积A的单位为m2，光伏系统的吸收功率P的单位为瓦特。
光电器的吸收功率P等于光生电压U光和非平衡载流子所形成的扩散电流J扩之乘积。即
P＝U光J扩                                       (28)
设图2中N型半导体的厚度W＜＜Lp(扩散长度)；根据(26)式、(27)式和(28)式，得
U光＝-(Iη)A W/(qDP(ΔP)0)                      (29)
上式中单位：太阳光强度I单位为W/m2；光的吸收效率η是无量纲单位，η可取0.4-0.6之间；采光面积A单位为m2；N型半导体厚度W单位为cm；电荷单位为C，空穴电荷q＝1.6×10-19C；空穴扩散系数DP单位为cm2/s；空穴浓度ΔP单位为/cm3。
同理，如果半导体二极管的P型区被光线照射，其厚度W＜＜Ln(扩散长度)；可得
U光＝(Iη)AW/(qDn(ΔN)0)                        (30)
上式中单位：太阳光强度单位I为W/m2；光的吸收效率η是无量纲单位，η可取0.4-0.6之间；采光面积A单位为m2；P型半导体厚度W单位为cm；电荷单位为C，电子电荷q＝-1.6×10-19C；电子扩散系数Dn单位为cm2/s；电子浓度ΔN单位为/cm3。
通过透镜系统或凹面镜系统聚集光源(太阳光等)直接辐射的能量，集中照射在光电器(一般为半导体二极管)的吸收面上，将光能转变成电能。这种光电器，是能将太阳能直接转换为具有实用价值的电能的基体器件。它们装置结构可分为跟踪与不跟踪两种。还可以利用不同聚集光能方法，扩大光伏系统所接收的光能和提高光的转换效率等。这种方法能够解决太阳能的分散性缺点。
现有的太阳能电池是按照需要将许多个太阳单体电池通过串联的方法而组合成为太阳电池组。由于各个太阳单体电池的电压和电流难以完全一致。这就不能达到各个单体电池串联的最佳工作状态。因此太阳电池组的效率一般比太阳单体电池的效率低，更比与太阳单体电池同样类型光电器的光电转换效率低得多。
纳米微粒是大小介于1-100纳米的金属或半导体的细小颗粒。
物质颗粒结构尺寸小到纳米数量级，即由纳米微粒作为物质最小基础颗粒单元的材料，称为纳米材料。它与普通材料相比，不是简单的量变，而是物性特征发生了质变。
当纳米微与运动电子的德布罗意波长相当或更小时，晶体周期性的边界条件被改变，必然导致光电转换性能发生变化。这是一种纳米微粒的体积效应。纳米材料通过选择原料和控制合成，可以制成不同性能的聚合物-无机纳米复合材料，例如硫化镉和碲化镉等。这种新型聚合物-无机纳米复合材料掺入施主杂质和受主杂质制成的PN结二极管比单晶硅二极管的光电转换效率高得多。
聚合物导体纳米复合材料是一种重要的光电转换器所用的半导体纳米材料，如硫化镉(CdS)、硫化锌(ZnS)、硫化铅(PbS)等。它们具有量子限域效应，是光电器的重要材料。量子限域半导体纳米的生产是在胶体溶液中进行的。它常用少量的聚合物稳定胶体溶液。这些聚合物稳定剂是极好的基体材料；用它可以生产出具有半导体光电转换特性的可处理聚合物薄膜。
纳米硫化镉晶体和纳米碲化镉(CdTe)的颗粒单元尺寸较小，厚度也较薄，粒径分布也更均匀；表现出量子尺寸效应。在光线激发下硫化镉和碲化镉的纳米微粒能够引起光电效应。复合硫化镉膜和碲化镉膜具有更广泛的光谱响应范围。由于纳米微粒中表面原子(或分子)所占比重较大，表面能量迅速增大，导致了化学活性的特殊性。制取纳米材料硫化镉和碲化镉的方法有气相法和液相法等。气相法主要有低压气体冷凝法、活性氢-熔融金属反应法、流动液面真空蒸镀法、通电加热蒸发法、混合等离子法和蒸发冷凝法等。液相法有沉淀法、喷雾水解法、高温水解法和胶体化学法等。
能将光能直接转换成的电能储存起来的装置，称为光电蓄能器，简称蓄电器。光电器连接蓄电器的电路(图2)；它就能将多余的电能储存在蓄电器中，留在没有光能时利用；即通过蓄电器，可以把光能转化为电能的太阳光状系统变成稳定不间断的能源系统。这种方法解决现有太阳能的间歇性和随机性等缺点。
利用聚能光伏系统将太阳能直接转换为电能时，最方便的存储方法就是给蓄电器或蓄电器组充电。各种储能的方案很多，其中蓄电池(例如铝酸蓄电池等)就是一种常用的蓄电器。
蓄电器用量B＝1.2×蓄电器放电容量修正系数×负载电流×日工作时数×最长连续阴雨天数(31)
若蓄电器安置点最低温度为-10℃，则上式还要乘以1.1；最低温度为-20℃时，上式乘以1.2。
碱性蓄电器放电容量修正系数为1.25；酸性蓄电器放电容量修正系数为1.5。
光源的光线能够从光纤的一端而曲线传输到光纤的另一端。如果利用光纤的传输光线的功能，可以组建各种各样引用太阳光进行工厂化生产的聚能光伏系统。
物体吸收面的最高温度(平衡温度)与α/εT密切相关。当α/εT＝1时，这种物体的吸收面称为中性吸收面。在光电器中，α/εT越大越好。光电器α/εT可以达到10以上。
涂料层有选择性和非选择性两种。选择性涂料是一种对短波辐射具有高的吸收率α，而自身的长波发射率εT较低的涂料；可用α/εT＞1表示。若α/εT＝1称为中性涂料。若α/εT＜1，称为非选择性涂料。选择性吸收面，是指对太阳的高频辐射吸收性能好，而本身的低频热发射量很少的表面。这种表面对于太阳能的利用具有很重大的意义。
现有的太阳能电池的吸光面上，能够将照射其上的光线反射掉相当大的一部分。这种反射损失是一种很大的光能损失。例如纯净的硅表面的发射率在0.4-1微米波长范围内大约为30％；其他材料也相当高。
投射到光电器表面的光线，同样有一部分被反射而没有进入光电器。为了减少反射损失，在光电器的吸收光线的表面上涂上一层非常薄的吸收率高的选择性涂料，或形成一层发射率低的其他材料的薄膜(例如氧化钛、二氧化鈰和三氧化二钽等)。这些薄膜在光电器的工作光谱范围内是透明的，并具有牢固的机械性能，以及不受温度变化和化学作用的影响。
光电器的光线吸收层上的涂料是各种选择性涂料。它可以采用纳米技术和方法制作选择性涂层。
光电器上表面还可以设置盖板，要求它能透过红外线、可见光和紫外线而不透过红外线，这就使得进去的能量大于散失的能量，提高半导体二极管吸收光能的效率，盖板的这种作用称为温室效应。将光电器安置在有盖板的保护箱中，称为盖板保护性光电器。几种有代表性的盖板保护性光电器为：
单层玻璃盖板并带有选择性涂料的光电器(图9)。单层玻璃盖板表面涂层为选择性吸收膜的光电器(图9)。盖板采用塑料透明薄膜的光电器(图10)，它质量轻耐冲击。在盖板和光电器之间放有垂直蜂窝透明材料的光电器(图11)；它可以减少光能的损失。
在寒冷地区使用时，可采用双层玻璃盖板(图12)或玻璃-塑料透明薄膜夹层盖板的光电器(图13)。
当保护性光电器用于中高温环境时，则必须制成选择性涂层盖板并加入透明的玻璃棉(图14)，以减少热损，提高光电器上半导体的温度。
直径一般为0.4米以上的棱镜和凸透镜(或者涂有银或铝的跟踪凹面反光镜)，可以将太阳光聚集在一个固定(或基本固定)的焦点上。因此可以将太阳光的平行光线折射(或者反射)聚焦到一个锥体之中，该锥体里含有对光线起折射作用的油，油是使光线高度聚集的一种物质。这个锥体如果把太阳光聚集起来后，可使焦点的直径从1厘米縮小到1毫米，使能量密度达到每平方厘米5000瓦以上。如果焦点在该锥体之外，则太阳光聚集照射到安装在该锥体之外的光电器的吸光面上。如果焦点在该锥体之内，则将光电器直接放在该含有油的锥体中的太阳光聚集的焦点上。
现有的太阳能光电池系统中，由于没有使用涂料，其吸收光能的效率较低。同时当半导体不断吸收太阳辐射，自身温度逐渐升高，成为热辐射源，热辐射能量也逐渐增大，最后达到热平衡，半导体温度不再升高。因此吸收能量的多少是由吸收率α和自身发射率εT决定的。
现有太阳能电池没有选择性吸收面，它利用太阳能的效果较差。
聚能光伏系统由光聚焦器、光电器、蓄电器、负载、防反充二极管以及调节控制器等组成(图15)。
太阳能光伏系统可分为基本光伏系统输光伏系统。它们可以为微波中继站、电视差转站、卫星地面接收站、太阳能水泵、森林防火系统等提供可靠的具有实用性的光生电势差。太阳能光伏系统还可作为独立电源或中心电站，解决农民生活用电和小型工业用电问题。太阳的聚能光伏系统具有广阔的发展前景。
1.光聚焦器将太阳光或其他的光源等光线，直接聚焦于光电器(半导体二极管)上，在光电器上出现光生电势差，利用电路可以储存或传送光生电动势产生的电能(图15、图16和图17)。其中图15为光能转化为电能的直流电系统；图16为光能转化为电能的交流电系统；图17为光能转化为电能的交流电直流电混合系统。这三种系统的光能如果是太阳能，就是太阳能基本光伏系统。
1.1光聚焦器是由具有改变光线方向的棱镜或者光线跟踪器、聚焦光线的凸透镜或者凹面镜(如抛物反光面)等组成(图5)。它将各个不同平行方向的光缆聚集于焦平面上。
1.1.1光聚焦器(图5)如果采用凸透镜，该凸透镜位于东、西棱镜的中央的下方。这个水平设置的凸透镜的设计，应满足在适当太阳高度角范围内，太阳光能可以聚集于该凸透镜下面的光电器上(图5)。
1.1.2光聚焦器(图8)如果采用反光镜，可以将反光镜安置在光线跟踪器上或采用棱镜，利用跟踪器使反光镜对准太阳(图8)，或利用棱镜将平行光线照射到反光镜上。光线跟踪器的每面反光镜，可以用一台电脑控制两台马达与太阳同步转动，当太阳被云彩遮住时，光线跟踪器就靠一个钟表装置来带动。因此只要太阳一露出云彩，反光镜立即能对着太阳。日落之后，电脑又将光线跟踪器转向东方。
1.2光电器(图15、图16和图17)能将经过聚焦的太阳光线，转换成有实用价值的电能。该电能通过电路可以储存在蓄电器中，或者直接作用于电路的负载上。
光电器按照结构可以分为同质结光电池、异质结光电池和肖特基光电池。
同质结光电池是由同一种半导体材料构成一个或多个PN结的光电池。
异质结光电池是用两种不同禁带宽度的半导体材料在相接的界面上构成一个异质PN结的光电池。
肖特基光电池是用金属和半导体接触组成一个“肖特基势垒”的光电池。
纳米硅光电器的核心部分就是PN结。在厚度约0.3-0.5毫米的P型(或N型)纳米硅的薄片表面涂抹一层非常薄的反型层，例如扩散法形成N型层或(P型层)，即可形成PN结。然后在PN结的两面各加上一个电极，就是一种纳米光电器。它只要经太阳光照，就会在两个电极之间产生电压和电流。
如果在硅晶体或金刚石晶体中，掺入纳米硼、纳米镓或纳米铝等杂质，它变成纳米P型半导体；掺入纳米磷、纳米砷或纳米锑等杂质，它变为纳米N型半导体。金刚石晶体可制成耐高温的半导体。
现有的太阳能电池是在N型硅单晶的小片上，用扩散法掺进一层硼，以得到PN结，然后再加上电极，制成了太阳能电池。它光电转换效率大约18％，大批量生产时，其效率只有12％。它的效率很低，成本高。
1.3蓄电器组或电流负载电路(图15、图16和图17)，是太阳能光伏系统的储能装置或供电装置。在夜间或光照不足以及负载消耗超出光电器发出的电量时，蓄电器组可以向负载供电。蓄电器的基本要求是：低自放电、长寿命、少维护、高充电效率，价格低等。蓄电池就是一种常用的蓄电器。
1.4调节控制器(图15、图16和图17)主要有以下几个作用：
1.4.1按用户要求给出稳定的电压或电流。
1.4.2蓄电器过分充电或放电时，可以报警或者自动切断线路。
1.4.3蓄电器组出现故障时，可以自动接通备用的蓄电器组。
1.4.4电路负载发生短路时，蓄电器组可以自动断开并报警。
1.5防反充二极管(图15、图16和图17)作用是避免由于光电器在阴雨天或夜晚不发电时，或者出现短路故障时，蓄电器组通过光电器进行放电。
1.6逆变器(图16和图17)的作用就是将光电器和蓄电器提供的低压直流电逆变成220V的交流电。
1.7用电负载是将电能转换为各种能量的设备。
1.8测量仪器：对于小型光伏系统，只要求进行简单的测量，测量所用的伏特表和电流表一般就安装在调节控制器上。对于大型光伏系统，就要求配备独立的数据采集系统和微机监控系统。
2.利用棱镜和凸透镜(图5)或凹面镜(如抛物面反射镜，图8)和光线跟踪器将太阳光聚焦于光隔离器或者其他设备，通过光纤耦合器，到达光纤(光缆)的接收端，经过一定距离的曲线光纤传输之后，由光纤的发送端将该光线照射到光电器上，产生光生电势差，利用电路可以储存或传送电能(图3)。
这种光伏系统也可以利用棱镜和凸透镜(图1)或凹面镜和光线跟踪器将太阳光直接聚焦于光纤(光缆)的接收端，通过光缆将光线传送到光电器上，产生光生电动势(图8)。
光线通过光纤的光电转换系统，主要由光接收端、传输光纤(光缆)和光电器三个部分组成。即光源(一般指太阳)输出的光线经过光接收端的凸透镜或凹面镜(如抛物面)的聚集，将光缆一端的开口和该光线的聚焦点重合，通过光缆把光线从一端传送到另一端。经过一定距离的光纤传输后，到达光电器，由光电器将光能转换成电能。这种系统就是太阳能传输光伏系统。它可以实现工厂化生产。
2.1光接收端由能将光线聚集于光缆接收端口的光聚焦器组成。它也可以由光聚焦器、防止光线反射回来的光隔离器和将光线送入光纤的耦合器或耦合装置组成(图3)。光接收端的工作过程为：
光聚焦器是由具有改变光线方向的棱镜(图4)或者光线跟踪器以及聚焦光线的凸透镜或者凹面镜(如抛物反射面)等组成。它可将不同方向的平行光线聚集于光隔离器，或者直接照射在光缆的接收端口。
光源(一般为太阳光)的光线经过光聚焦器的聚集作用之后，然后通过光隔离器进行光隔离，防止光线反射。再由光纤耦合器连接到光纤的起始端内进行光线的传输。
在光隔离器或者其他设备的内壁上可以涂一层磷光剂。当磷光剂受到太阳光中含有的紫外线照射时，会发出可见光。采用不同性质的磷光剂，可制成能发出任何所需可见光的光源。这种可见光可以补充原来可见光的强度。同时太阳光的紫外线不被云层遮挡。
2.1.1光聚焦器如果采用棱镜和凸透镜，则凸透镜位于东、西棱镜的中央的下方。这个水平设置的凸透镜应满足在适当的太阳高度角范围内，太阳光聚集于该凸透镜下面的光纤接收端或光隔离器上(图5)。
2.1.2光聚焦器如果采用凹面反射镜(图8)，可以将它安装在光线跟踪器上。光线跟踪器的每面光聚焦器可以用一台电脑控制两台马达与太阳同步转动，当太阳被云彩遮住时，光聚焦器就靠一个钟表装置来带动。因此只要太阳一露出云彩，光聚焦器立即能对着太阳。日落之后，电脑又将光聚焦器转向东方。
2.2光纤(光缆)是光线通过光纤传输的聚能光伏系统或装置中光线传输的介质(图3)。光纤是由高折射率的光纤芯和低折射率的包层以及护套构成。按制造光纤材料的不同，光纤可分为石英光纤、多组分玻璃光纤、全塑料光纤和掺杂光纤等。光线从光纤的芯线射向包层时，能发生全反射，经反复的全反射可以将光线从一端传输到另一端。同时光纤柔软，弯曲了也能传输光线。
不同类型的光纤，传输特性和能量损耗也不同。在实际应用中，为了便于安装和敷设，常常将多根光纤按一定的结构排列组成光缆。光缆的结构形式也可以多种多样。
光是一种电磁波。它的电场和磁场随时间不断地变化，在空间沿传播方向z，总是相互正交传输。当电场E施加到介质材料时，会引起该介质的原子和分子极化。在强电场作用下，极化P和E的关系是非线性的。当光强达到1000kW/cm2时，这种非线性必须考虑。
小能量光线的传输一般可以使用普通的石英玻璃光纤，也称为实心光纤。
高能量光线的传输一般就要使用空心光纤(图6、图7)。
目前，最广泛使用的实心光纤是石英光纤；它不仅具有低损耗，还有好的弯曲特性、耐热性、化学稳定性等特点；可以用来传输可见光与紫外线。实心光纤的直径不能太细，因此一般采用多模光纤。
空心光纤是以细管状空气(或气体)作为纤芯，光线在这个细管内壁上边反射边传播。这种空心光纤在光纤端部没有反射损失，并且能用金属等高强度材料造成，理论上可传输任何波长的光线。
为了适应各种特殊照明的需要，还可以使用导光束。它是将多根光纤按一定的结构排列组成的光缆。
2.3光电器能将从光纤的终端出来的光线转换成电能。在聚能光伏系统中，光纤还需要应用一些光无源器件，如光开关等。
2.4蓄电器、调节控制器、逆变器、防反充二极管和测量仪器与以上所述相同(图15、图16或图17)。
2.5通过光缆传输光线的太阳能传输光伏系统，可实现工厂化生产。即将太阳光聚焦器安装在露天的场所；而利用传输光纤(光缆)引入厂房，光电器直接放在厂房之内。建筑物和厂房的屋顶也可以安装光聚焦器。然后通过光纤将太阳光引进来，照射在光电器上转为电能。由蓄电器或电器存储或使用该电能。
3.纳米光电器还可以由多层纳米光电材料制成；其一般制成5-10层的厚度20-30微米。
纳米光电材料是指无机填充物杂质以纳米尺寸分散在有机聚合物基体(半导体)中形成的有机/无机纳米复合材料。在纳米复合材料中，分散相的尺寸至少在一维方向小于100纳米。由于分散性的纳米尺寸效应、大比表面积和强界面结合，使纳米复合材料具有一般半导体所不具备的优异性能。
纳米光电材料采用浸渍法、化学气相沉积法、反相胶束法与微乳液法、模板合成法和复合法等制成。
4.在硅晶体或其他半导体中，掺入纳米硼、纳米镓或纳米铝等杂质，它变成纳米P型半导体；掺入纳米磷、纳米砷或纳米锑等杂质，它变为纳米N型半导体；纳米聚合物可制成耐高温的半导体。
纳米光电器通常要采用带有载流子输运层的多层结构。现有的材料都采用小分子物质作为输运层。由于小分子物质容易重结晶或与非平衡载流子形成电荷转移络合物和激发态聚集导致性能下降，而纳米聚合物则能克服这些缺点。高质量的硅基纳米材料对于实现高效率和高稳定度的光电转换是非常重要的。
硅基纳米材料的生长方法可分为如下两类：
1)利用物理气相蒸发的生长，如激光烧蚀沉积和射频磁控溅射等。
2)利用化学气相沉积的生长，如等离子体化学气相沉积(PECVD)和低压化学气相沉积(LPCVD)等。原则上讲，这些成膜技术都可用于硅基纳米材料的制备。但它们均应具备两个基本前提条件：
一个是应满足纳米材料形成的生长机制；第二是应满足纳米材料形成的工艺参数。
在硅基纳米材料中掺入能俘获电子的硼、镓、铝等杂质，它变成P型纳米半导体。
在硅基纳米材料中掺入能施放电子的磷、砷、锑等杂质，它变成N型纳米半导体。
附图说明
图1凸透镜折射光线示意图。平行于透镜主光轴的光束通过透镜之后，会聚于焦点F处为一个亮点。其他平行光束经透镜之后会聚于焦平面上G点处产生一个亮点。
图2光电器示意图。它不需要任何外加电源，只要有光线照射，即可产生电势差。它接上蓄电器后，就可以对其进行充电；接上负载电路后，其中就有光生电流。
图3光接收端和光电器的组成示意图。光接收端由能将光聚集的光聚焦器(透镜或者反射镜)组成。它也可以由光聚焦器(透镜或反射镜)、防止光线反射回来的光隔离器和将光线送入光纤的耦合器组成。光电器能将从光聚焦器或者光纤的终端进入的光能转化为电能。
图4光线在棱镜中传输的示意图。该玻璃棱镜的角是45°-90°-45°。光线正入射到棱镜的一个较短的面上，以45°的入射角投射到斜面上。这个角大于玻璃-空气的临界角42°。所以光线作全反射，在偏转90°之后，从第二个较短的面射出。
图5光聚焦器示意图。其中凸透镜位于东、西棱镜的中央的下方。该水平设置的凸透镜应满足太阳光能保持在适当的太阳高度角范围内，而使太阳光一直聚集于该凸透镜下面的光隔离器或光缆上。
图6全反射型空心光纤示意图。它是使用对传输波长的折射率小于1的材料做成的波导管。
图7内装介质层型空心光纤示意图。它为金属内壁上涂覆透明电介质的空心光纤。
图8凹面镜反射光线示意图。与光轴平行的光线，经镜面反射后聚集于焦点上。其他平行光束经凹面镜反射之后会聚于焦平面上一点而产生一个亮点。
图9单层玻璃盖板并带有选择性涂料或选择性吸收膜的光电器示意图。它是两种代表性的光电器。其中一种带有选择性涂料玻璃盖板；另一种带有选择性吸收膜玻璃盖板。
图10盖板采用塑料薄膜的光电器示意图。它质量轻耐冲击；是一种典型代表性光电器。
图11加有垂直蜂窝透明材料的光电器示意图。它可以减少光能的损失。
图12双层玻璃盖板的光电器示意图。在寒冷地区使用时，可采用双层玻璃盖板。
图13玻璃-塑料薄膜夹层盖板的光电器示意图。它也适用于在寒冷地区使用。
图14减少盖板一侧热损的光电器示意图。当保护性光电器用于中高温环境时，则必须制成选择性涂层盖板并加入透明的玻璃棉，以减少热损，提高光电器上半导体的温度。
图15光伏系统输出直流电示意图。它由光电器、蓄电器、直流电负载、防反充二极管、测量仪器以及调节控制器等组成。
图16光伏系统输出交流电示意图。它由光电器、蓄电器、交流电负载、逆变器、防反充二极管、测量仪器以及调节控制器等组成。
图17光伏系统混合输出交流电直流电示意图。它由光电器、蓄电器、直流电负载、交流电负载、逆变器、防反充二极管、测量仪器以及调节控制器等组成。
图18光隔离器示意图。它含有永久磁铁和45°法拉第旋传器，将法拉第旋转器旋转，使起偏器和检偏器互成45°，就可切断反射光，实现光隔离。
具体实施方式  光电器(图2)不需要任何外加电源，只要有适当频率的具有一定光照强度的光线照射在二极管半导体上，即可产生实用的光生电势差。它接上蓄电器后，就可以对其进行充电；接上负载电路后，就有光生电流。聚能光伏系统中的光电器或者光电元件，可以直接将光能转化为电能。
将太阳光聚焦直接照射在二极管半导体制成的光电器上，就可以直接得到有实用价直的电能。这种利用太阳能发电的聚能光伏技术安全可靠、无噪声、无污染。它可以无人值守，也无需架设输电线路；可以利用建筑物的屋顶、海滩、沙漠、荒山和荒地等进行发电。太阳聚能光伏系统发电所需能量随处可得，无需消耗燃料、无机械转动部件，维护简单，使用寿命长。
光聚焦器太阳光或其他的光线，直接聚焦于半导体光电器上(图5)，在光电器上出现光生电势差，利用电路可以储存或传送光生电动势产生的电能(图15、图16和图17)。它们就是太阳能基本光伏系统。
光聚焦器将太阳光或其他的光源等光线，直接聚焦于光纤的输入端口或者光隔离器(图3)；利用光纤将光线传输到半导体光电器上转化为电能。它们就是太阳能传输光伏系统。
光电器也可采用纳米硫化镉或纳米碲化镉等。它们通常是制成薄膜型的；制造工艺也差不多。
制造纳米硫化镉或纳米碲化镉的方法：胶体化学法、微乳液法、模板合成法、超临界流体法、电化学法和聚合物模板组装法等。纳米硫化镉或者纳米碲化镉可以是晶体或非晶体。
采用聚合物模板组装法制造纳米硫化镉的方法：可以把镉分散在聚合物中，或直接用含有双键的有机镉盐进行聚合，在上述含镉聚合物中引入硫离子，从而形成硫化镉纳米微粒；与其他制备方法相比，聚合物的保护和限制作用可明显提高纳米微粒的稳定性。聚合物可分为两类；一类只作为打散剂，不含有效的官能团，在合成过程中不与纳米微粒相互作用，例如磺化聚苯乙烯(BBS)；另一类含有有效的官能团(如巯基)，一般是将合成后的纳米微粒分散在这类聚合物中，利用微粒表面与聚合物巯基的键联作用，使纳米微粒受到保护，利用聚苯乙烯-顺丁烯二酸酐(PSM)于水溶液中可水解成二醛，从而具有络合能力的特性，使之作为硫化镉纳米微粒的制备模板。与BBS相比，PSM含有相邻的羧基(-COOH)，它除了具有弱酸型离子交换作用之外，还具有多羧基螯合及大分子螯合作用，可采用离子键和配位键将金属固定在其中。通过引入硫，可在原位形成嵌在聚合构造的硫化镉纳米微粒，而后聚合物包覆在纳米微粒的表面形成保护层。
采用聚合物模板组装法制造纳米碲化镉的方法与上述制造纳米硫化镉的方法基本相同。
纳米非晶硅光电器是利用在反应室内的硅烷气体中进行静光放电而形成非晶硅薄膜，并在放电过程中，混入磷烷或硼烷等气体，以形成N层和P层。整个光电器是由大面积薄膜构成的。它的制造工艺不同于单晶硅光电器，主要是成膜、制PN结、做接触等；由于简化成这几道工序，制造成本大大低于单晶硅二极管的成本。它不仅能造出大面积的纳米光电器，还能做成集成型的纳米光电器。
光聚焦器可通过一个直径一般为0.4米以上的凸透镜(或者涂有银或铝的凹面反光镜)，把太阳光的平行光线折射(或者反射)后，聚焦到一个经过精密加工的透明锥体中，该锥体里含有对光线起折射作用的油。油是可以使光线高度聚集的一种物质。这个锥体把太阳光聚集起来后，可使焦点的直径从1厘米縮小到1毫米。如果该焦点在锥体之外，则太阳光聚集的亮点照射到安装在该锥体之外的光电器的吸光面上。如果焦点在该锥体之内，则将光电器直接安装放在该存储有油的锥体中的太阳光聚集的焦点上。
频率v的光子能量E为：
E＝hv；                                 (32)
其中普朗克常量h＝6.63×10-34焦耳秒
当频率v的光子能量大于该半导体的禁带宽度Eg时，用该光子照射一块均匀掺杂的N型半导体或P型半导体(图2)时，就产生光生电压U光。
聚焦的光子照射N型半导体的一面，并在半导体表面的薄层内光子被大部分吸收，则在该表面薄层内将产生大量非平衡载流子-空穴。这必然会引起大量非平衡载流子自表面向内部的扩散，产生光生电动势。
光电器由杂质半导体构成。在光电器(例如N型半导体)的吸光面上可以涂上能有效吸收阳光的多层涂料。例如，其中第一层涂料对照射在其上的光线只吸收不反射，防止光能的损失。它由氧化硅制成。第二层是光能吸收率高的金属陶瓷层。该两层可以采用磁控溅射的方法制作。第三层是采用杂质热扩散技术，在该块N型半导体内扩散进足够数量的P型杂质，补偿原有的导电类型，是以建立反导电类型的半导体技术制成的。这3层总厚度可以只有100纳米。这种多层涂料涂在光电器上，可达到高效的光一电转换效率。
光谱选择性吸收膜工艺技术：化学转换、电镀、喷涂热分解、氧化着色、真空蒸发和磁控溅射等。
由于光电器要求在太阳光谱中能吸收最大的能量，在红外光谱中热损最小(即热发射率小)，因此采用磁控溅射镀膜方法。“溅射”就是用荷能粒子轰击物体，从而引起物体表面原子从母体中逸出的现象。一般溅射装置形成薄膜是利用真空辉光放电，加速正离子使其轰击靶材表面而出现磁控溅射现象，使靶材表面放出粒子、原子、离子等沉积到基体表面上，以形成薄膜。
在太阳光谱选择性吸收膜中，基体应选用电阻率小的材料，通常选择铜和铝等材料。
选择性吸收膜的制造工艺种类很多，一般为铝-氮/铝选择性吸收膜不锈钢-碳/铜选择性吸收膜等。
聚能光伏系统的光电器还可以制成保护性光电器。它由透明盖板、隔热材料、光电器和外壳等部分组成。它一般分为：单层玻璃盖板并带有选择性涂料的光电器或者表面涂层为选择性吸收膜的光电器(图9)；盖板采用塑料薄膜的光电器(图10)；在盖板和光电器之间放有垂直蜂窝透明材料的光电器(图11)等。寒冷地区使用时，可采用双层玻璃盖板(图12)或璃璃-塑料薄膜夹层盖板的光电器(图13)。
当保护性光电器处于中高温环境时，则必须制成选择性涂层盖板并加入透明的玻璃棉(图14)，以减少热损，提高光电器上的半导体温度。
盖板对太阳光光谱的全光透射比越高，则辐射至光电器的光线越强，所吸收的能量越大，光电器的效率越高。盖板要求具有耐冲击的性能，在使用中，受到冰雹、石头等外力碰撞，也不易损坏。盖板热导率越小，能量损失越少，光伏系统效率越高。
盖板材料可以采用高强耐热玻璃板(HSG)、甲基丙烯酸甲酯板(MMA)和玻璃钢板(ERP)等。
盖板层数由使用地区的气候条件和工作温度确定。一般盖板为单层，只有在气温较低或工作温度较高时，才用2层或3层。盖板与光电半导体之间的距离一般为15毫米以上。
隔热材料的作用是减少半导体光电器向四周环境散发能量，以提高光伏系统的吸收效率。
隔热材料的要求是其热导率小，一般不大于0.55W/(mK)。隔热材料有岩棉、矿棉、聚苯乙烯和聚氨酯发泡塑料等。
外壳的作用是将光电器、盖板和隔热材料组成一个整体。因此它应有一定的刚度和强度，并便于安装。其材料一般用钢板、铝型材、玻璃钢或塑料。
1.光聚焦器将太阳光或其他的光源等光线，直接聚焦于半导体光电器上，在光电器上出现光生电势差U光实(图5)。利用电路可以储存或传送光生电动势产生的电能(图15、图16和图17)。
光线跟踪器采用东西水平和上下垂直方向、双轴自动跟踪设备，以带动光聚焦器和位于光线焦点的半导体光电器共同跟踪太阳移动，使它们保持与光线垂直，最大限度地接受光线辐射的能量，提高光伏系统将光能转化为电能的效率。它的动力由光电器存储在蓄电器中的电能提供。
光线跟踪器的机械传动部分由东西水平方位和垂直方向仰角驱动电机及低齿轮间隙、高强度、高精度、高减速比的减速器组成，保证了整机的精度。由于减速器的减速比很高，因此大大减少电机的驱动力和功率；方位和仰角驱动电机的功耗小于1W。由于光线跟踪器每天从东到西跟踪太阳只转动180°，夜间从西向再返回到东向，一天只转动一圈，机械磨损极小，寿命很长。
光线跟踪器可以实现高精度、高可靠性、制造成本低的三维空间非线性运动。它为大规模、高效率利用太阳能奠定了可以提供选择的设备基础。
1.1光聚焦提由具有改变光线方向的棱镜或者光线跟踪器、聚焦光线的凸透镜(图1)或者凹面镜(图8)等组成。它们将不同平行方向的光线聚集于光束的焦平面上(图5)。
1.1.1如果光聚焦器采用凸透镜，该凸透镜位于东、西方棱镜的中央的下方。这个水平设置的凸透镜满足在适当太阳高度角范围内，太阳光能可以聚集于该凸透镜下面的光电器上(图5)。
太阳与地面上某地的相对位置，跟太阳高度角和太阳方位角有关。
太阳高度角H和方位角Z的数值可以由以下公式计算：
sinH＝sinδsinΦ+cosδcosΦcosωt    (33)
sinZ＝-sinωt cosδ/cosH             (34)
式中Φ-某地的地理纬度；
ω——地球绕轴旋转的角速度，近似为常数15°/小时；
t——平均太阳时，中午以前为负；中午以后为正，
t＝tst-(Lst-Llos)/15-12；其中tst为时区标准时间，Lst为标准时根据的经度；Llos为某地的经度。
δ——太阳赤纬角，可用近似公式
δ＝23.45°sin(360°(284+No)/365))   (35)
上式中No——一年中的第几天。
方位角Z：正南方向为0；东南方为负，西南方为正。
最简单型式的反射棱镜，如图4所示。棱镜的角是45°-90°-45°。光线正入射到棱镜的一个较短的面上，以45°的入射投射到斜面上。这个角大于玻璃-空气的临界角42°。所以光线作全反射，在偏转90°之后，光线从第二个较短的面射出。
光聚焦器中棱镜的两个折射面的夹角为θ，出射光与入射光的偏转角为ε，从折射率n1≈1的空气介质，直线射入折射率为n2的棱镜。由折射定律，可得
n2/n1＝Sin[(θ+ε)/2]/Sin(θ/2)    (36)
n2≈Sin[(θ+ε)/2]/Sin(θ/2)       (37)
选择θ，使太阳高度角较小时，经棱镜折射后的太阳光满足：太阳相当于在适当的满足太阳光能聚集于要求设备上的太阳高度角范围。
光聚焦器的透镜，位于东、西棱镜的中央的下方(图5)。该水平设置的凸透镜的设计，应满足在适当的太阳高度角范围内，太阳光聚集于该透镜下面的光隔离器上。通过光隔离器，防止太阳光反射。由光纤耦合器将光线连接到光纤内进行传输。
光聚焦器的棱镜和透镜的采光面积，要根据使用的需要，确定该系统的额定功率P。直接的太阳光强度I可取0.3-0.5kW/m2，光的效率η可取0.4-0.6之间。则采光面积A为：
A＝P/(Iη)                         (38)
根据经验，透镜的焦距f一般情况下：
当A＝1.5m2时，选f＝0.6-0.65m；
当A＝2.0m2时，选f＝0.7-0.75m；
当A＝2.5m2时，选f≥0.8m；
太阳光从折射率近似为1的空气中，射到折射率为n的光纤，如果入射角θ大于临界角Φo时，就会发生全反射。临界角
Φo＝arcsin(l/n)                   (39)
根据透镜边缘的光线射入光纤的入射角大于临界角Φo，可以计算太阳的高度角H的范围。从太阳高度角H的范围，可以确定棱镜的两个折射面的夹角θ。
图5中也可以不使用棱镜，而将透镜直接安装在光线跟踪器上。这样可以使透镜一直对准太阳光。
半导体N型区或P型区的长度a可以用焦距f(m)和当地最小太阳高度角Hmin(度)代入以下公式：
a＝f tg(90°-Hmin)(单位：m)        (40)
最小太阳高度角Hmin可根据当地太阳辐射统计资料来确定，一般在15°-25°之间选择。
半导体N型区或P型区的宽度b可以用焦距f(m)和当地地理纬度Φ(度)代入以下公式：
b＝f tg(0.8Φ-11°)(单位：m)    (Φ≥23.5°)    (41)
b＝f tg(8°)(单位：m)           (Φ＜23.5°)    (42)
1.1.2如果光聚焦器采用凹面反光镜(图8)，可以将反光镜安置在光线跟踪器上，使反光镜一直对准太阳，同时就不要应用棱镜。光线跟踪器上的每个凹面反光镜，可以用一台电脑控制两台马达与太阳同步转动，当太阳被云彩遮住时，光线跟踪器就靠一个钟表装置来带动。因此只要太阳一露出云彩，每个凹面反光镜立即能对着太阳。日落之后，电脑又将光线跟踪器转向东方。
1.2光电器一般由半导体材料制成。它按照材料划分为硅光电池、硫化镉光电池和砷化镓光电池等。
硅光电池是以硅材料作为基体的光电池，例如单晶硅光电池、多晶硅光电池和非晶硅光电池等。
硫化镉光电池是以硫化镉单晶或多晶为基体的光电池。砷化镓光电池以砷化镓为基体材料的光电池。
磷化铟(InP)和砷化镓(GaAs)光电器的效率都超过20％。磷化铟光电器在接受与硅光电器同样的粒子辐射后，不仅性能下降幅度小，而且在常温下性能可以恢复。磷化铟光电器可用常规的扩散工艺，也可采用化学气相沉积工艺。
杂质掺入法是将可控制数量的施主杂质和受主杂质掺入半导体内，形成PN结、自建电场、接触电阻等各种结构，达到改变半导体的电学特性之目的。它的两种主要方式是扩散和离子注入。
杂质掺入法的扩散注入是在高温、高浓度梯度情况下，由杂质原子在晶格中的运动来完成的。在这种方式中，杂质原子通过气相源或掺杂过的氧化物扩散或淀积到硅晶片的表面，然后从表面到体内单调下降，其杂质分布主要是由温度和扩散时间来确定。
热扩散的恒定源扩散和限定源扩散分别由余误差函数与高斯函数来描述。扩散工艺的结果可以用PN结深、薄层电阻和杂质浓度分布的测量来评估。
杂质掺入法的离子注入是掺杂离子以离子束的形式注入半导体内，杂质浓度在半导体内有一个峰值分布；杂质分布主要由离子质量和注入能量决定。
离子注入分布可以由高斯分布来近似。相对于热扩散，离子注入工艺的优点是掺杂量可以精确控制，重复性好且处于较低的工艺温度。离子注入对半导体器件性能具有决定作用。它包含：多次注入以形成特殊分布；选择适当掩蔽材料与厚度，以阻挡一定比例的入射离子进入衬底；倾斜角度注入，以形成超浅结；高能注入以形成埋层等。
光电器的光电流与光线亮度呈线性关系。经光聚焦器聚集的太阳光强可以增大到100倍，光生电动势或光生电流亦可增大到100倍。即可以用一个光电器生成出100个现有单个太阳电池的电流。
1.3蓄电器是将太阳光电器发出的直流电储存供负载使用。在光伏系统中，蓄电器处于浮充放电状态。白天太阳能光电器给蓄电器充电，同时还要给负载用电。晚上负载用电全部由蓄电器供给。因此要求蓄电器的自放电要小，充电效率要高。蓄电器可以是铝酸蓄电池、硅胶蓄电池和镍镉蓄电池。
光电器产生的直流电进入蓄电器储存，它的特性影响着聚能光伏系统的工作效率和特性。
1.4调节控制器的功能是根据聚能光伏系统的要求和重要程度而确定。调节控制器由电子元器件、仪表、继电器和开关等组成。在太阳聚能光伏系统中，调节控制器的基本作用是为蓄电器提供最佳的充电电流和电压，快速、平稳、高效为蓄电器充电，并在充电过程中减小损耗、延长蓄电器的使用寿命。同时调节控制器保护蓄电器避免过充电和过放电现象的发生。
如果用户使用直流负载，通过调节控制器还能为负载提供稳定的直流电。
1.5防反充二极管又称为阻塞二极管。其作用是避免由于光电器在阴雨天和夜晚不发电时，或线路出现短路故障时，蓄电器通过光电器进行放电。它串联在聚能光伏系统的光电器电路中；起单向导通的作用。一般要求防反充二极管(阻塞二极管)能承担足够大的电流，而且正向电压降要小，反向饱和电流要小。防反充二极管一般选择合适的整流二极管。
1.6逆变器的作用是将太阳能光电器和蓄电器提供的低压直流电，逆变成220伏交流电。它通过全桥电路，采用处理器控制调制、滤波、升压等，获得与照明负载相匹配的正弦交流电供用户使用。
2.利用棱镜和凸透镜(图1)或者凹面镜(如抛物面反射镜，图8)和光线跟踪器，将太阳光聚焦于光隔离器或者其他设备，通过光纤耦合器，到达光纤(光缆)的接收端，经过一定距离的曲线光纤传输之后，由光纤的发送端将该光线照射到光电器上，产生光生电势差，利用蓄电器可储存或传送电能(图3)。
光伏系统也可以利用棱镜和凸透镜(图1)或凹面镜(图8)和光线跟踪器，将太阳光直接聚焦于光纤(光缆)的接收端，通过光缆将光线传送到光电器上，产生光生电动势(图5)。
太阳能传输光伏系统主要由光接收端、传输光纤(光缆)和光电器三个部分组成。即光源(一般指太阳)输出的光线经过光接收端的凸透镜或凹面镜(如抛物面)的聚集，并使光缆一端的开口和该光线的聚焦点重合，通过光缆把光线从一端传送到另一端，到达光电器，将光能转换成电能(图3)。
2.1光接收端由能将光线聚集于光缆接收端口的光聚焦器组成。它也可以由光聚焦器、防止光线反射回来的光隔离器和将光线分路送入光纤的耦合器或耦合装置组成(图3)。光接收端的工作过程为：
光聚焦器是由具有改变光线方向的棱镜(图4)和聚焦平行光线的透镜(图1)组成；或者由光线跟踪器和聚焦平行光线的凹面镜(图8)等组成。它们可将不同方向的平行光线聚集于光隔离器中，然后通过或不通过光纤耦合器，进入光纤之中进行传输。光隔离器的作用是进行光隔离，防止光线反射回来。光纤耦合器连接到光纤的起始端内，进行光线的分离或合并，然后进入光纤传输，从光纤的另一端出去。
在光隔离器的内壁上可以涂一层纳米蓄光材料。它是一种长余辉磷光物质。当蓄光材料受到太阳光中含有的紫外线照射时，会发出可见光。采用不同性质的蓄光材料，可制成能发出任何所需可见光。这种可见光可以补充原来可见光的强度。同时太阳光的紫外线不被云层遮挡。
光隔离器是一种只允许光线单方向传输的光学器件。对光隔离器要求是光的隔离度大、插入损耗比较小和价格便宜。
光隔离器可用法拉第磁光效应原理制成，如图18所示。它含有永久磁铁和45°法拉第旋转器，将法拉第旋转器旋转，使起偏器和检偏器互成45°，就可切断反射光，实现光隔离。
光纤耦合器的作用是将一个或多个输入的光线分配给多个或一个线路输出。目前耦合器的形式主要有T型耦合器、星型耦合器、方向耦合器等。
光纤耦合器是将光线进行分路、合路、插入和分配的光学器件。按器件结构基本可以分为四种：微光元件型、光纤成形型、光纤对接耦合型和平面波导型。选择耦合器的主要依据是实际应用的场合。
表示光纤耦合器性能的主要参数有插入损耗、附加损耗、耦合比和隔离度等。
稀土蓄光材料主要有硫化物体第和碱土金属铝酸盐体系两类。它们以硫化物为基质，添加稀土元素铕作为激活剂，添加铜等作为辅助激活剂，其亮度和余辉时间是一般硫化物类蓄光材料的几倍。
光聚焦器可以将聚集后光线直接照射在光缆的接收端口上，然后进入光纤传输，从光纤的另一端出去。
2.1.1光聚焦器如果采用棱镜和凸透镜，则凸透镜位于东、西棱镜的中央的下方。这个水平设置的凸透镜应满足在适当的太阳高度角范围内，太阳光聚集于该凸透镜下面的光电器或光隔离器上(图5)。
2.1.2光聚焦器如果采用凹面反射镜(图8)，可以将它安装在光线跟踪器上。光线跟踪器的每面光聚焦器可以用一台电脑控制两台马达与太阳同步转动，当太阳被云彩遮住时，光聚焦器就靠一个钟表装置来带动。因此只要太阳一露出云彩，光聚焦器立即能对着太阳。日落之后，电脑又将光聚焦器转向东方。
2.1.3在光隔离器或其他设备的内壁上可以涂一层磷光剂。当磷光剂受到太阳光中含有的紫外线照射时，会发出可见光。采用不同性质的磷光剂，可制成能发出任何所需可见光的荧光设备。通常用的磷光剂有：发出粉红色的硼酸镉；发出绿光的硅酸锌；发出蓝光的钨酸钙；发出白光的混合物等。
光隔离器是一种只允许单方向传输的光学器件。对光隔离器要求是光的隔离度大、插入损耗比较小和价格便宜。
光隔离器可用法拉第磁光效应原理制成。它含有永久磁铁和45°法拉第旋转器，将法拉第旋转器旋转，使起偏器和检偏器互成45°，就可切断反射光，实现光隔离(图19)。
光纤耦合器的作用是将一个或多个输入光波分配给多个或一个线路输出。目前耦合器的形式主要有T型耦合器、星型耦合器、方向耦合器等。
光纤耦合器是将光线进行分路、合路、插入和分配的光学器件。按器件结构基本可以分为四种：微光元件型、光纤成形型、光纤对接耦合型和平面波导型。选择耦合器的主要依据是实际应用场合。表示光纤耦合器性能的主要参数有插入损耗、附加损耗、耦合比和隔离度等。
2.2光纤(光缆)是太阳能传输光伏系统中光线传输的介质(图3)。光纤是由高折射率的光纤芯和低折射率的包层以及护套构成(图6)。光纤柔软，弯曲了也能传输光线。普通的石英玻璃光纤，为实心光纤。
将太阳光或者其他光源的光线，通过光接收端，进入光纤(实心光纤或空心光纤)并经过一定距离的曲线光纤传输之后，再通过光发送端，将该光线引入指定地点的光电器上。
对光纤(光缆)的基本要求是：从光隔离器耦合进光纤的光功率最大；光纤的传输窗口要满足系统应用的要求。具体设计时要根据使用条件，进行折衷考虑：
在可见光范围(400nm-700nm)内，光线在光纤中的衰减要足够小。同时考虑连接器、接头和耦合器的损耗。因此要正确选择光纤的类型。
光纤的纤芯尺寸较大时，可减少光线的耦合损耗。
光线在空气介质n0中以不同的角度α从光纤端面耦合进入纤芯n1时，有的光可以在光纤中传输，有的光不能在光纤中传输。由于n0＜n1，不是所有角度入射的光线都能进入光纤芯，并在光纤芯内进行传输。只有一定角度范围内的光线射入纤芯内时，产生的反射光符合一定的条件，才能在光纤内传输。根据折射定律，只有入射角θ大于临界角Φo时，所对应的入射角为αmax以内的光线，才能进入光纤传输。
最大接收角的两倍2αmax，称为入射光线的总接收角。光纤的接收角为：
α＝2αmax                                  (43)
根据凸透镜边缘的光线射入光纤的入射角大于临界角Φo，可以计算太阳的高度角范围。从太阳高度角的范围，可以确定棱镜的两个折射面的夹角θ连接损耗包括连接器和接头的损耗。
半导体N型区或P型区的长度a可以用焦距f(m)和最小太阳高度角Hmin(度)代入(40)公式求出。
半导体N型区或P型区的宽度b可用焦距f(m)和当地地理纬度Φ(度)代入(41)或(42)公式求出。
纤芯直径的公差、不圆度、纤芯和包层同心度误差要尽可能小，使得连接损耗最小。
传输小能量的光线可以使用普通的石英玻璃实心光纤。传输高能量的光线就要使用空心光纤。
普通的石玻璃实心光纤，可分为单模光纤和多模光纤。后者按折射率的分布又分为阶梯折射率(StepIndex，SI)型光纤与渐变折射率(Graded Index，GI)型光纤。
由于太阳光的聚光束直径通常是数百微米以上，因此一般采用多模光纤。实用中光纤不仅要求低损耗，还要有好的弯曲特性、耐热性、化学稳定性等。石英光纤满足这些条件，并且在1μm附近具有最低损耗，可以用来传输可见光和紫外线。
可用于全反射地传输光能的光纤束，称为导光束。它可以由刚性和柔性的光纤束构成。光纤束中的光纤在接收端和发送端的排列顺序可以是任意的。光纤束在导光束的接收端和发送端，可以排列成不同的截面形状，以满足各种特殊的照明需要。
光开关的功能是转换光路，实现光波的交换。对光开关的要求是插入损耗小、重复性好、开关速度快、消光比大、寿命长、结构小型化和操作方便。
目前使用的光开关可分为两大类：一类是利用电磁铁或步进电机驱动光纤或凸透镜来实现光路转换的机械式光开关；其中微机械光开关，采用机械光开关的原理，但又能像波导开关那样，集成在单片硅衬底上。另一类是利用固体物理效应，如电光、磁光、热光和声光效应等的固体光开关。
2.2.1普通的石英玻璃实心光纤，可分为单模光纤和多模光纤。后者按折射率的分布又分为阶梯折射率(Step Index，SI)型光纤与渐变折射率(Graded Index，GI)型光纤。
由于太阳光的聚光束直径通常是数百微米以上，因此一般采用多模光纤。实用中光纤不仅要求低损耗，还要有好的弯曲特性、耐热性、化学稳定性等。石英光纤满足这些条件，并且在1μm附近具有最低损耗，可以用来传输可见光和紫外线。
2.2.2空心光纤也称为空心波导。其典型结构如图6和图7所示。
图6是使用对传输波长的折射率小于1的材料做的波导管。传输光线原理与阶梯折射率型的实心光纤相同，光线在管壁上全反射。
图7为金属内壁上涂覆透明电介质的空心光纤。光线在涂覆层上多次反射，具有较高的反射率。其支撑管可采用金属或玻璃。
2.2.3可用于全反射地传输光能的光纤束，称为导光束。它可以由刚性和柔性的光纤束构成。光纤束中的光纤在接收端和发送端的排列顺序可以是任意的。光纤束在导光束的接收端和发送端，可以排列成不同的截面形状，以满足各种特殊的光线传输的需要。
3.纳米光电材料的合成方法有气相法和液相法等。液相法所用的液体溶剂是以水为分散介质，也可以使用醇、醚等溶剂。
浸渍法制备薄膜是一种简单有效的方法。它先把含氯化锌(ZnCl2)和氯化锰(MnCl2)的溶液加入聚氧化乙烯，混合后均匀涂于玻璃片上，干燥后放入六甲基二硅硫和环己烷的混合液中，硫化锌掺锰的的纳米晶体就开始在薄膜中形成。最后获得晶粒尺寸约为3-4纳米，均匀、呈球形的硫化锌(ZnS)纳米晶。但该方法只能制成小尺寸的薄膜。
采用化学气相沉积法可以用不同组分生产大面积的薄膜。控制反应条件，可形成纳米ZnS薄膜。它根据反应物和条件的不同，可以分为两类：一类是使锌蒸气与硫化氢气体在反应室之内反应，生成ZnS沉积到基材上面，经过控制生成时间、反应气体流速，可以获得均匀致密的薄膜；另一类是用金属有机物作前躯体，经过加热分解，生成ZnS沉积在基材上。可以用二乙基二硫代氨基甲酸锌作为前驱物制得ZnS薄膜。其晶粒具有立方闪锌矿结构。热解温度在400℃左右时，晶粒尺寸约为50纳米。通过控制晶粒生成时间，可得到厚度为150-170纳米的薄膜。这种方法制成的ZnS薄膜具有晶粒分布均匀，易于掺杂，光电转换效率高，特别是通过搈制生产条件，可得到纳米ZnS晶粒。
纳米ZnS是一种性能优良的半导体材料，特别是经过掺入施主和受主杂质之后，就能制成纳米光电器。
电子束蒸发法制膜是在高真空下用电子束轰击ZnS靶材，使ZnS在高温高能下沉积在钽片上，经含氟聚合物交叉沉积，最后形成多层ZnS薄膜涂层。这种硫化锌薄膜均匀性良好、透光率高并且能耗低。它形成的ZnS虽然晶粒较粗，但可以满足光电器的实际使用要求。纳米ZnS是光电器的一种优秀材料。
纳米模板是作为合成纳米新材料的中间载体或最终载体。在模板合成法中，用离子交换法将Cd离子交换到分子筛上，然后将分子筛干燥、活化。交换CdS的分子筛在一个严密的装置中通入硫化氢气体，即可得到CdS纳米微粒。它可以大大提高CdS纳米微粒的稳定性，并使纳米微粒呈现良好的分布状态。
4.纳米光电复合材料是一种基质的粒子尺寸在1-100纳米的光电材料。它包括纯的纳米半导体光电材料。这是一类结构非常复杂的零维小量子体系；包含3个基本的结构层次，即表面、界面与硅晶体。其粒径尺寸的大小主要取决于膜层中硅原子的百分比含量和退火晶化温度，即硅晶粒尺寸和数量将随着硅原子浓度的增加和退火温度的升高而变大和增多。这两个条件的存在都有利于硅原子从膜层中析出而结合成纳米晶粒，或由较小的硅钠米微粒发生聚合而形成纳米晶粒。
硅基纳米材料制备可采用等离子体化学气相沉积(PECVD)和低压化学气相沉积(LPCVD)等。
如等离子体化学气相沉积(PECVD)是在高真空条件下，利用射频辉光放电作用所产生的等离子体，使参与反应的气体分子发生气相分解和表面反应，在衬底表面上形成纳米薄膜的方法。
采用高氢气H2稀释的SiH4，利用膜层沉积过程中H等离子体对价键网络的不断蚀刻作用，在等离子体化学气相沉积系统中直接生成高质量纳米硅膜。
当采用等离子体化学气相沉积所形成的膜层为非晶态结构时，一般还要通过高温退火后处理工艺，能实现膜层由非晶态向纳米相的转变。采用SiH4-N2O作为反应气体，在100-200℃较低的衬底温度下由PECVD生成了硅氧化物材料，然后由氩气保护在200-1000℃的退火温度下形成富硅的氧化物膜层。利用SiH4-N2O混合气体的射频辉光放电分解，在300℃的较高衬底温度下，沉积了SiO2薄膜，接着于750-1100℃的温度下由纯度为99.95％的N2气保护进行热退火处理，获得了由SiO2的硅纳米晶体。
高剂量硅离子注入是一种采用硅衬底表面的热生成SiO2层和石英晶片作为靶材料，利用高剂量和高能量的硅离子注入，然后由高温退火处理形成硅纳米晶粒的方法。它的主要工艺特点是：只要精密控制硅离子的注入剂量、注入能量与退火温度，便分别可以控制膜层中的Si原子含量、注入深度和粒径尺寸等。在室温条件下，将相应能量的Si离子注入到富Si的SiO2层中，并经1100℃的高温退火处理，制备Si纳米晶粒，再经过1000℃的高温退火可以得到削面深度的硅纳米膜层。
激光烧蚀沉积技术采用具有一定波长功率的脉冲聚焦聚光束，辐射处于真空系统或具有一定斥力环境气氛中的平晶硅棒或含有其他原子的复合硅材料靶，使载能聚光束与固体靶表面产生相互作用而形成的粒子基团喷射到衬底面，也可形成具有一定粒径大小和密度分布的Si纳米微粒。以惰性气体He作为环境气氛，利用脉冲激光，辐射纯度为99.9999％的多晶Si棒沉积生成了精细Si纳米微粒。利用KrF激光在真空系统中烧蚀含有Er原子的Si:Er复合靶材料，先在SiO2或石英表面上沉积非晶态Si:Er膜层，然后通过快速红外加热退火结晶的方法，可以制备具有趋于均匀尺寸的纳米Si复合薄膜。
纳米光电器的核心是注入杂质形成PN结。在厚度约0.1-0.6毫米的P型(或N型)纳米半导体的薄片表面上分别涂抹一层非常薄的纳米反型层，可应用扩散法掺入纳米磷或纳米锑而形成N型纳米半导体；应用扩散法掺入纳米镓或纳米铟而形成P型纳米半导体。即用扩散法可形成纳米聚合物的PN结。然后在PN结的两面各加上一个电极，就是一种纳米光电器。它只要经太阳光照，就会在两个电极之间产生比一般的半导体二极管强大得多的电压和电流
在N型硅基纳米材料的薄膜上用扩散法等方法掺入一层硼或纳米硼，可获得PN结，再加上电极便成为光电器。在P型硅基纳米材料的薄膜上用扩散法等方法掺入一层磷或纳米磷，也可获得PN结，再加上电极便也成为光电器。
如果在硅晶体或金刚石晶体中，掺入纳米硼、纳米镓或纳米铝等杂质，它变成纳米P型半导体；掺入纳米磷、纳米砷或纳米锑等杂质，它变为纳米N型半导体。金刚石晶体可制成耐高温的半导体。
纳米光电器是带有载流子输运层的多层结构。由于采用纳米微粒作为注入杂质。这些纳米级的分子团不容易重结晶，也不会与非平衡载流子形成电荷转移络合物和激发态聚集导致性能下降。因此纳米聚合物能克服通常单晶硅半导体所产生的这些缺点。具有高质量的硅基纳米材料对于实现高效率和高稳定度的光电转换是非常重要的。
为了充分吸收紫外光辐射的能量，在制备硅基纳米材料时，可以添加有机染料来增加其光谱帯宽带。特别是用于制造纳米光电器时，能将红外光(或可见光)转化为可见光(或紫外光)，对于提高光电器的电能转化效率有重大的意义和效益。

Claims (10)

1.通过透镜系统或凹面镜系统聚集光源(太阳光等)直接辐射的能量，集中照射在光电器(一般为半导体二极管)的吸收面上，将光能转变成电能；它们可分为跟踪太阳或不跟踪太阳两种；还可利用不同聚集光能方法，扩大光伏系统所接收的光能和提高光的转换效率等；
1.1光聚焦器是由具有改变光线方向的棱镜或者光线跟踪器、聚焦光线的凸透镜或者凹面镜(如抛物反光面)等组成；它将各个不同平行方向的光线聚集于焦平面上；
1.1.1光聚焦器如果采用凸透镜，该凸透镜位于东、西棱镜的中央的下方；这个水平设置的凸透镜的设计，应满足在适当太阳高度角范围内，太阳光能可以聚集于该凸透镜下面的光电器上；
1.1.2光聚焦器如果采用反光镜，可以将反光镜安置在光线跟踪器上或采用棱镜，利用跟踪器使反光镜对准太阳，或利用棱镜将平行光线照射到反光镜上；光线跟踪器的每面反光镜，可以用一台电脑控制两台马达与太阳同步转动，当太阳被云彩遮住时，光线跟踪器就靠一个钟表装置来带动；因此只要太阳一露出云彩，反光镜立即能对着太阳。日落之后，电脑又将光线跟踪器转向东方。
2.利用棱镜和凸透镜或凹面镜和光线跟踪器将太阳光聚焦于光隔离器或者其他设备，通过光纤耦合器，到达光纤(光缆)的接收端，经过一定距离的曲线光纤传输之后，由光纤的发送端将该光线照射到光电器上，产生光生电势差；
光线通过光纤的光电转换系统，主要由光接收端、传输光纤(光缆)和光电器三个部分组成；即光源(一般指太阳)输出的光线经过光接收端的凸透镜或凹面镜(如抛物面)的聚集，将光缆一端的开口和该光线的聚焦点重合，通过光缆把光线从一端传送到另一端；经过一定距离的光纤传输后，到达光电器，由光电器将光能转换成电能。这种系统可以实现工厂化生产；
2.1光接收端由能将光线聚集于光缆接收端口的光聚焦器组成；它也可以由光聚焦器、防止光线反射回来的光隔离器和将光线送入光纤的耦合器或耦合装置组成；
光聚焦器是由具有改变光线方向的棱镜或者光线跟踪器以及聚焦光线的凸透镜或者凹面镜(如抛物反射面)等组成；它可将不同方向的平行光线聚集于光隔离器，或者直接照射在光缆的接收端口；
光源(一般为太阳光)的光线经过光聚焦器的聚集作用之后，然后通过光隔离器进行光隔离，防止光线反射；再由光纤耦合器连接到光纤的起始端内进行光线的传输；
在光隔离器或者其他设备的内壁上可以涂一层磷光剂；当磷光剂受到太阳光中含有的紫外线照射时，会发出可见光。采用不同性质的磷光剂，可制成能发出任何所需可见光的光源；这种可见光可以补充原来可见光的强；
2.1.1光聚焦器如果采用棱镜和凸透镜，则凸透镜位于东、西棱镜的中央的下方；这个水平设置的凸透镜应满足在适当的太阳高度角范围内，太阳光聚集于该凸透镜下面的光纤接收端或光隔离器上；
2.1.2光聚焦器如果采用凹面反射镜，可以将它安装在光线跟踪器上；光线跟踪器的每面光聚焦器可以用一台电脑控制两台马达与太阳同步转动，当太阳被云彩遮住时，光聚焦器就靠一个钟表装置来带动；因此只要太阳一露出云彩，光聚焦器立即能对着太阳；日落之后，电脑又将光聚焦器转向东方；
2.2光纤(光缆)是太阳光通过光纤传输的聚能光伏系统或装置中光线传输的介质；光纤是由高折射率的光纤芯和低折射率的包层以及护套构成；小能量光线的传输一般可以使用普通的石英玻璃光纤，也称为实心光纤；高能量光线的传输一般就要使用空心光纤；
空心光纤是以细管状空气(或气体)作为纤芯，光线在这个细管内壁上边反射边传播；这种空心光纤在光纤端部没有反射损失，并且能用金属等高强度材料造成，可传输任何波长的光线。
2.3光电器能将从光纤的终端出来的光线转换成电能；在聚能光伏系统中，光纤还需要应用一些光无源器件，如光开关等。
3.聚合物导体纳米复合材料是一种重要的光电转换器所用的半导体纳米材料，如硫化镉(CdS)、硫化锌(ZnS)、硫化铅(PbS)和碲化镉等；它们具有量子限域效应，是光电器的重要材料；量子限域半导体纳米的生产是在胶体溶液中进行的。它常用少量的聚合物稳定胶体溶；这些聚合物稳定剂是极好的基体材料；用它可以生产出具有半导体光电转换特性的可处理聚合物薄膜；
制取纳米材料硫化镉和碲化镉的方法有气相法和液相法等；气相法主要有低压气体冷凝法、活性氢-熔融金属反应法、流动液面真空蒸镀法、通电加热蒸发法、混合等离子法和蒸发冷凝法等；液相法有沉淀法、喷雾水解法、高温水解法和胶体化学法等；
这种新型聚合物-无机纳米复合材料掺入施主杂质和受主杂质制成的PN结二极管。
4.太阳光能够从光纤的一端而曲线传输到光纤的另一端。如果利用光纤的传输光线的功能，可以组建各种各样引用太阳光进行工厂化生产的聚能光伏系统；
即将太阳光聚焦器安装在露天的场所；而利用传输光纤(光缆)引入厂房，光电器直接放在厂房之内；建筑物和厂房的屋顶也可以安装光聚焦器；然后通过光纤将太阳光引进来，照射在光电器上转为电能。由蓄电器或电器存储或使用该电能。
5.在光电器的吸收光线的表面上涂上一层非常薄的吸收率高的选择性涂料，或形成一层发射率低的其他材料的薄膜(例如氧化钛、二氧化鈰和三氧化二钽等)；这些薄膜在光电器的工作光谱范围内是透明的，并具有牢固的机械性能，以及不受温度变化和化学作用的影响；
光电器的光线吸收面上还可以涂有各种选择性涂料；可以采用纳米技术和方法制作选择性涂层。
6.光电器上表面还可以设置盖板，要求它能透过红外线、可见光和紫外线而不能透过远红外线，这就使得进去的能量大于散失的能量，提高半导体二极管吸收光能的效率；将光电器安置在有盖板的保护箱中，成为盖板保护性光电器；几种有代表性的盖板保护性光电器为：
单层玻璃盖板并带有选择性涂料的光电器；单层玻璃盖板表面涂层为选择性吸收膜的光电器；盖板采用塑料透明薄膜的光电器；在盖板和光电器之间放有垂直蜂窝透明材料的光电器；在寒冷地区使用时，可采用双层玻璃盖板或玻璃-塑料透明薄膜夹层盖板的光电器；当保护性光电器用于中高温环境时，则必须使用选择性涂料层盖板并加入透明的玻璃棉。
7.直径一般为0.4米以上的棱镜和凸透镜(或者涂有银或铝的跟踪凹面反光镜)，可以将太阳光聚集在一个固定(或基本固定)的焦点上；因此可以将太阳光的平行光线折射(或者反射)聚焦到一个锥体之中，该锥体里含有对光线起折射作用的油，油是使光线高度聚集的一种物质；这个锥体如果把太阳光聚集起来；如果焦点在该锥体之外，则太阳光聚集照射到安装在该锥体之外的光电器的吸光面上；如果焦点在该锥体之内，则将光电器直接放在该含有油的锥体中的太阳光聚集的焦点上。
8.纳米硅光电器的核心部分就是PN结；在厚度约0.3--0.5毫米的P型(或N型)纳米硅的薄片表面涂抹一层非常薄的反型层，例如扩散法形成N型层或(P型层)，即可形成PN结；然后在PN结的两面各加上一个电极，就是一种纳米光电器；它只要经太阳光照，就会在两个电极之间产生电压和电流。
如果在纳米硅晶体中，掺入纳米硼、纳米镓或纳米铝等杂质，它变成纳米P型半导体；掺入纳米磷、纳米砷或纳米锑等杂质，它变为纳米N型半导体。
9.纳米光电器还可以由多层纳米光电材料制成；其一般制成5-10层的厚度20-30微米；
纳米光电材料可以采用浸渍法、化学气相沉积法、反相胶束法与微乳液法、模板合成法和复合法等制成；
硅基纳米材料的生长方法可分为如下两类：
1)利用物理气相蒸发的生长，如激光烧蚀沉积和射频磁控溅射等。
2)利用化学气相沉积的生长，如等离子体化学气相沉积(PECVD)和低压化学气相沉积(LPCVD)等；
这些成膜技术都可用于硅基纳米材料的制备。但它们均应具备两个基本前提条件：
一个是应满足纳米材料形成的生长机制；第二是应满足纳米材料形成的工艺参数；
在硅基纳米材料中掺入能俘获电子的硼、镓、铝等杂质，它变成P型纳米半导体；
在硅基纳米材料中掺入能施放电子的磷、砷、锑等杂质，它变成N型纳米半导体。
10.在硅晶体或金刚石晶体中，掺入纳米硼、纳米镓或纳米铝等杂质，它变成纳米P型半导体；掺入纳米磷、纳米砷或纳米锑等杂质，它变为纳米N型半导体；纳米聚合物可制成耐高温的半导体。
CN200910112752.6A 2009-11-09 2009-11-09 纳米光伏 Pending CN101699748A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN200910112752.6A CN101699748A (zh) 2009-11-09 2009-11-09 纳米光伏

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN200910112752.6A CN101699748A (zh) 2009-11-09 2009-11-09 纳米光伏

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN101699748A true CN101699748A (zh) 2010-04-28

Family

ID=42148195

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200910112752.6A Pending CN101699748A (zh) 2009-11-09 2009-11-09 纳米光伏

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101699748A (zh)

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011153660A1 (zh) * 2010-06-09 2011-12-15 Liu Wenxiang 曲光照明系统和光伏系统
WO2012006756A1 (zh) * 2010-07-12 2012-01-19 Liu Wenxiang 聚光化学反应器
WO2012006757A1 (zh) * 2010-07-12 2012-01-19 Liu Wenxiang 低碳光化学系统
WO2012006758A1 (zh) * 2010-07-12 2012-01-19 Liu Wenxiang 簇体光伏
CN102338913A (zh) * 2011-10-28 2012-02-01 江苏奥雷光电有限公司 利用光伏效应传输电能量的有源光缆
CN104539238A (zh) * 2014-12-30 2015-04-22 河海大学常州校区 一种磁纳米流体聚光式光伏热电联产装置
CN105144403A (zh) * 2012-12-28 2015-12-09 兰州金福乐生物工程有限公司 一种太阳能光纤光伏发电装置及应用
CN105600705A (zh) * 2016-01-20 2016-05-25 江南嘉捷电梯股份有限公司 一种停车设备
CN106435636A (zh) * 2016-10-26 2017-02-22 中盈长江国际新能源投资有限公司 光补电电解水制氢微电极光纤、光缆及制氢装置
ITUB20159273A1 (it) * 2015-12-22 2017-06-22 Paolo Andrea Bna dispositivo convertitore di raggi fotonici
CN111739959A (zh) * 2020-06-05 2020-10-02 中国建材国际工程集团有限公司 一种高效碲化镉薄膜太阳能电池及其制备方法
US11587799B2 (en) 2019-12-02 2023-02-21 Applied Materials, Inc. Methods and apparatus for processing a substrate
WO2024079731A1 (en) * 2022-10-13 2024-04-18 R.P.R Energy Ltd Lightguide concentrating device

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011153660A1 (zh) * 2010-06-09 2011-12-15 Liu Wenxiang 曲光照明系统和光伏系统
WO2012006756A1 (zh) * 2010-07-12 2012-01-19 Liu Wenxiang 聚光化学反应器
WO2012006757A1 (zh) * 2010-07-12 2012-01-19 Liu Wenxiang 低碳光化学系统
WO2012006758A1 (zh) * 2010-07-12 2012-01-19 Liu Wenxiang 簇体光伏
CN102338913A (zh) * 2011-10-28 2012-02-01 江苏奥雷光电有限公司 利用光伏效应传输电能量的有源光缆
CN105144403A (zh) * 2012-12-28 2015-12-09 兰州金福乐生物工程有限公司 一种太阳能光纤光伏发电装置及应用
CN105144403B (zh) * 2012-12-28 2017-06-09 兰州金福乐生物工程有限公司 一种太阳能光纤光伏发电装置及应用
CN104539238A (zh) * 2014-12-30 2015-04-22 河海大学常州校区 一种磁纳米流体聚光式光伏热电联产装置
ITUB20159273A1 (it) * 2015-12-22 2017-06-22 Paolo Andrea Bna dispositivo convertitore di raggi fotonici
CN105600705A (zh) * 2016-01-20 2016-05-25 江南嘉捷电梯股份有限公司 一种停车设备
CN106435636A (zh) * 2016-10-26 2017-02-22 中盈长江国际新能源投资有限公司 光补电电解水制氢微电极光纤、光缆及制氢装置
CN106435636B (zh) * 2016-10-26 2018-07-03 中盈长江国际新能源投资有限公司 光补电电解水制氢微电极光纤、光缆及制氢装置
US11587799B2 (en) 2019-12-02 2023-02-21 Applied Materials, Inc. Methods and apparatus for processing a substrate
CN111739959A (zh) * 2020-06-05 2020-10-02 中国建材国际工程集团有限公司 一种高效碲化镉薄膜太阳能电池及其制备方法
CN111739959B (zh) * 2020-06-05 2021-06-25 中国建材国际工程集团有限公司 一种高效碲化镉薄膜太阳能电池及其制备方法
WO2024079731A1 (en) * 2022-10-13 2024-04-18 R.P.R Energy Ltd Lightguide concentrating device
IL297320A (en) * 2022-10-13 2024-05-01 R P R Energy Ltd Devices for concentrating light and waveguides for transmitting concentrated light to solar modules, means and methods therefor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101699748A (zh) 纳米光伏
CN102239570B (zh) 发光太阳能集中器
Ulbrich et al. Directional selectivity and ultra‐light‐trapping in solar cells
CN102239569B (zh) 薄膜半导体光生伏打装置
CN102753886B (zh) 聚光装置、其制造方法和太阳能电池系统
CN101730942A (zh) 导波光伏装置
Liang et al. A novel spectral beam splitting photovoltaic/thermal hybrid system based on semi-transparent solar cell with serrated groove structure for co-generation of electricity and high-grade thermal energy
CN102265410A (zh) 发光太阳能集中器
AU3175400A (en) Radiation concentrator for a photovoltaic device
Goldschmidt et al. Theoretical and experimental analysis of photonic structures for fluorescent concentrators with increased efficiencies
CN102446998A (zh) 光伏器件
CN102253481B (zh) 聚光装置、其制造方法和太阳能电池系统
CN101393941A (zh) 荧光平面光波导太阳能电池光伏发电系统
CN102446987A (zh) 光伏器件
Wang et al. Cesium copper halide perovskite nanocrystal-based photon-managing devices for enhanced ultraviolet photon harvesting
Einhaus et al. Free-space concentration of diffused light for photovoltaics
JP6763614B2 (ja) 光導波装置、光電変換装置、建築物、電子機器および発光装置
CN102446988A (zh) 光伏器件
WO2011153660A1 (zh) 曲光照明系统和光伏系统
Fisher et al. Luminescent solar concentrators utilising aligned CdSe/CdS nanorods
Ulbrich Spectral and directional dependence of light-trapping in solar cells
CN105679860A (zh) 一种太阳能电池结构
CN110174772A (zh) 一种光学分光装置及分光光伏系统
Götz et al. Ultra-thin a-Ge: H solar cell with switchable absorption enhancement: Towards smart photovoltaic windows
Slivina et al. Annual energy yield of mono-and bifacial silicon heterojunction solar modules with high-index dielectric nanodisk arrays as anti-reflective and light trapping structures

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20100428