CN207612209U - 表面等离激元诱导太阳能光子增强热电子发电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于太阳能光热发电技术领域，具体提供一种表面等离激元诱导太阳能光子增强热电子发电装置。本实用新型旨在解决现有光子增强热电子发电技术中的热电子激发效率较低，并且热电子发射极产生的自发热辐射容易影响电能转化率的问题。为此，本实用新型的光子增强热电子发电装置包括间隔设置的阴极和阳极，阴极包括彼此相连的吸收元件和发射元件，并且吸收元件上设置有第一表面等离激元微纳结构，第一表面等离激元微纳结构能够诱导激发出大量热电子，从而有效提高热电子的激发效率；发射元件上设置有第二表面等离激元微纳结构，第二表面等离激元微纳结构能够调谐阴极产生的热辐射的中心波长和带宽，以便对阴极的自发热辐射进行有效调节。

Description

表面等离激元诱导太阳能光子增强热电子发电装置

技术领域

本实用新型属于太阳能光热发电技术领域，具体提供一种表面等离激元诱导太阳能光子增强热电子发电装置。

背景技术

随着科学技术的不断进步以及地球资源的不断消耗，人们开始热衷于研究各种可再生资源的利用方法；其中，太阳能作为地球上最充裕的碳中性可再生能源，一直以来都是可再生能源利用技术的研究重点。通常地，现有太阳能光热发电技术都是先通过集光器接收太阳辐射，然后再利用热电转化装置将太阳能转化为电能。同时，根据热电转换方式的不同，现有太阳能光热发电技术主要分为传统热力循环发电技术、温差发电技术以及热电子发电技术三种。

进一步地，传统热力循环发电技术是通过将太阳能转化为机械能，再将机械能转化为电能来实现发电，其主要包括斯特林循环发电技术、朗肯循环发电技术和布雷顿循环发电技术三种发电方式。而热电子发电技术主要是通过太阳能激发出的电子作为能量传输介质来将太阳能转化为电能，热电子发电技术不仅具有良好的持续发电能力，并且其在发电过程中只需进行静态运动，因此，热电子发电技术无需运动部件即可实现发电。在热电子发电技术中，其电子产生方式主要包括热诱导热电子发射技术和光子增强热电子发射技术两种。

具体地，热诱导热电子发射技术能够直接吸收聚焦的太阳辐射并将其转化为热能，使得阴极中的自由电子经热化逸出阴极表面并发射至真空中，最后克服空间电荷势垒被近邻的阳极接收，从而将太阳能转化为电能。光子增强热电子发射技术则是利用高能量光子激发出光生电子，同时，低能量光子能够被声子吸收为热量，从而使得太阳辐射能够得到全谱高效的利用。通常地，现有光子增强热电子发电技术都是通过光致直接激发的方式来产生热电子，激发效率较低；同时，由于热电子发射极(即阴极)具有较高的温度，从而产生大量的自发热辐射，这些热辐射被阳极大量吸收，使得阳极的温度急剧上升，进而对电能的转化效率造成极大程度的影响。

相应地，本领域需要一种新的表面等离激元诱导太阳能光子增强热电子发电装置来解决上述问题。

实用新型内容

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决现有光子增强热电子发电技术中的热电子激发效率低，并且热电子发射极产生的自发热辐射很容易影响电能转化率的问题，本实用新型提供了一种表面等离激元诱导太阳能光子增强热电子发电装置，所述光子增强热电子发电装置包括热电子发电组件；其中，所述热电子发电组件包括间隔设置的阴极和阳极；所述阴极包括彼此相连的吸收元件和发射元件，并且所述吸收元件上设置有第一表面等离激元微纳结构，所述发射元件上设置有第二表面等离激元微纳结构。

在上述表面等离激元诱导太阳能光子增强热电子发电装置的优选技术方案中，所述第一表面等离激元微纳结构设置在所述吸收元件的远离所述发射元件的一侧。

在上述表面等离激元诱导太阳能光子增强热电子发电装置的优选技术方案中，所述第二表面等离激元微纳结构设置在所述发射元件的远离所述吸收元件的一侧。

在上述表面等离激元诱导太阳能光子增强热电子发电装置的优选技术方案中，所述第一表面等离激元微纳结构由金制成和/或所述第二表面等离激元微纳结构由锗锑碲合金制成。

在上述太阳表面等离激元诱导太阳能光子增强热电子发电装置的优选技术方案中，所述热电子发电组件还包括密封元件；所述密封元件用于密封连接所述阴极与所述阳极。

在上述表面等离激元诱导太阳能光子增强热电子发电装置的优选技术方案中，所述热电子发电组件还包括相变吸热元件；所述相变吸热元件用于吸收所述热电子发电组件产生的热量。

在上述表面等离激元诱导太阳能光子增强热电子发电装置的优选技术方案中，所述热电子发电组件还包括支撑元件；所述相变吸热元件通过所述支撑元件与所述阳极相连。

在上述表面等离激元诱导太阳能光子增强热电子发电装置的优选技术方案中，所述光子增强热电子发电装置还包括热力循环发电组件；所述热力循环发电组件与所述相变吸热元件相连，并且所述热力循环发电组件能够将热能转化为电能；所述热力循环发电组件为斯特林循环发电机、布雷顿循环发电机和朗肯循环发电机中的至少一种。

在上述表面等离激元诱导太阳能光子增强热电子发电装置的优选技术方案中，所述光子增强热电子发电装置还包括光伏发电组件；所述光伏发电组件与所述相变吸热元件相连，并且所述光伏发电组件能够将光能转化为电能。

在上述表面等离激元诱导太阳能光子增强热电子发电装置的优选技术方案中，所述光子增强热电子发电装置还包括聚光组件；所述聚光组件能够将太阳辐射聚集至所述阴极；所述聚光组件为菲涅尔聚光器、槽式聚光器、碟式聚光器和塔式聚光器中的至少一种。

本领域技术人员能够理解的是，在本实用新型的优选技术方案中，本实用新型的光子增强热电子发电装置包括热电子发电组件，所述热电子发电组件能够将太阳能转化为电能并输出；其中，所述热电子发电组件包括间隔设置的阴极和阳极，所述阴极包括彼此相连的吸收元件和发射元件，并且所述吸收元件上设置有第一表面等离激元微纳结构，所述第一表面等离激元微纳结构能够诱导激发出大量热电子，从而有效提高热电子的激发效率；所述发射元件上设置有第二表面等离激元微纳结构，所述第二表面等离激元微纳结构能够调谐阴极产生的热辐射的中心波长和带宽，以便对所述阴极的自发热辐射进行有效调节。

附图说明

图1是本实用新型的表面等离激元诱导太阳能光子增强热电子发电装置的优选实施例的结构示意图；

图2是本实用新型的表面等离激元诱导太阳能光子增强热电子发电装置的阴极的截面放大图；

图3是本实用新型的表面等离激元诱导太阳能光子增强热电子发电装置的阴极的能带示意图；

图4是本实用新型的表面等离激元诱导太阳能光子增强热电子发电装置的热力循环发电组件为斯特林联合循环发电组件时的结构示意图；

图5是本实用新型的表面等离激元诱导太阳能光子增强热电子发电装置的热力循环发电组件为朗肯联合循环发电组件时的结构示意图；

图6是本实用新型的表面等离激元诱导太阳能光子增强热电子发电装置的热力循环发电组件为布雷顿联合循环发电组件时的结构示意图；

图7是本实用新型的表面等离激元诱导太阳能光子增强热电子发电装置包括光伏发电组件时的结构示意图。

附图说明：1、阴极；2、阳极；3、支撑元件；4、相变吸热元件； 5、第一表面等离激元微纳结构；6、吸收元件；7、发射元件；8、第二表面等离激元微纳结构；9、电子；10、压缩腔；11、冷却器；12、回热器；13、膨胀腔；14、透平；15、发电机；16、冷凝器；17、泵；18、压缩机；19、再热器；20、光伏元件。

具体实施方式

下面参照附图来描述本实用新型的两种优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本实用新型的技术原理，并非旨在限制本实用新型的保护范围。本领域技术人员可以根据需要对其作出调整，以便适应具体的应用场合。例如，尽管说明书中所述的表面等离激元诱导太阳能光子增强热电子发电装置的各个元件都具有预定的形状和结构，但是，这些元件显然还可以被设置成其他形状和结构，只要该元件能够完成预定功能即可。换言之，这种元件形状和结构的改变并不偏离本实用新型的基本原理，因此都将落入本实用新型的保护范围之内。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“内”、“外”等用于指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，还需要说明的是，在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“连通”等表示连接关系的词都应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或者是一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，或是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

基于背景技术中提出的现有光子增强热电子发电技术中的热电子激发效率低，并且热电子发射极产生的自发热辐射很容易影响电能转化率的问题；具体地，光子增强热电子发射技术能够利用高能量光子激发出光生电子，同时，低能量光子能够被声子吸收为热量，从而使得太阳能得到全谱高效的利用。通常地，现有光子增强热电子发电技术都是通过光致直接激发的方式来产生热电子，激发效率较低；同时，由于热电子发射极(即阴极)具有较高的温度，从而产生大量的自发热辐射，这些热辐射被阳极大量吸收，使得阳极的温度急剧上升，进而对电能的转化效率造成极大程度的影响。为了解决现有技术中的上述问题，本实用新型提供了一种新的表面等离激元诱导太阳能光子增强热电子发电装置，所述光子增强热电子发电装置包括热电子发电组件，热电子发电组件能够将太阳能转化为电能并输出；其中，热电子发电组件包括间隔设置的阴极和阳极，阴极包括彼此相连的吸收元件和发射元件，并且吸收元件上设置有第一表面等离激元微纳结构，第一表面等离激元微纳结构能够诱导激发出大量热电子，从而有效提高热电子的激发效率；发射元件上设置有第二表面等离激元微纳结构，第二表面等离激元微纳结构能够调谐阴极产生的热辐射的中心波长和带宽，以便对阴极的自发热辐射进行有效调节。

首先参阅图1，该图是对本实用新型的表面等离激元诱导太阳能光子增强热电子发电装置的优选实施例的结构示意图；以下将结合图1对本实用新型的表面等离激元诱导太阳能光子增强热电子发电装置的结构和发电过程进行说明。如图1所示，所述光子增强热电子发电装置包括热电子发电组件，具体地，所述热电子发电组件包括间隔设置的阴极 1和阳极2，在所述热电子发电组件的工作过程中，阴极1能够吸收太阳辐射并且产生大量的热电子，这些热电子能够从阴极1的表面逸出，从而进入到阴极1与阳极2之间的间隙中，最终被阳极2吸收并通过负载回到阴极1，进而将太阳能转化为电能。

接着参阅图2，该图是本实用新型的表面等离激元诱导太阳能光子增强热电子发电装置的阴极的截面放大图；以下将进一步结合图2对本实用新型的表面等离激元诱导太阳能光子增强热电子发电装置的阴极的结构进行详细说明。具体地，如图2所示，阴极1包括彼此相连的吸收元件6和发射元件7；进一步地，吸收元件6上设置有第一表面等离激元微纳结构5，同时，发射元件7上设置有第二表面等离激元微纳结构8。如图2所示，第一表面等离激元微纳结构5设置在吸收元件6的远离发射元件7的一侧，并且吸收元件6设置在远离阳极2的一侧。第一表面等离激元微纳结构5包括多个呈阵列分布的凸起，当这些凸起之间的间距与太阳辐射的波长可比拟时，即这些凸起之间的间距与太阳辐射的波长属于同一量级时，第一表面等离激元微纳结构5和吸收元件6 就可以在表面等离激元效应的作用下诱导激发出大量的热电子；同时，太阳辐射中的一部分光子能够通过光致直接激发的方式产生部分电子；此外，余下的光子则能够通过热化的方式被吸收元件6中的声子吸收，从而对阴极2进行加热，以便使得太阳辐射能够得到更加全谱高效的利用，进而极大程度地增大所述热电子发电组件对太阳辐射的利用率。

本实用新型的表面等离激元诱导太阳能光子增强热电子发电装置通过在吸收元件6的表面设置第一表面等离激元微纳结构5来有效提高所述热电子发电组件对热电子的激发效率，进而极大程度地提高所述热电子发电组件的发电效率。同时，本领域技术人员能够理解的是，优选地，第一表面等离激元微纳结构5由金制成，吸收元件6由半导体材料制成；当然，技术人员也可以根据实际使用情况自行选定第一表面等离激元微纳结构5和吸收元件6的制成材料。另外，本领域技术人员还可以理解的是，本优选实施例中仅提供了一种第一表面等离激元微纳结构 5的优选结构，显然，技术人员还可以根据实际使用情况自行调整第一表面等离激元微纳结构5的阵列方式以及阵列尺寸，只要第一表面等离激元微纳结构5能够有效增强表面等离激元效应，从而极大程度地增大热电子的激发效率即可。

继续参阅图2，第二表面等离激元微纳结构8设置在发射元件7的远离吸收元件6的一侧，并且发射元件7设置在靠近阳极2的一侧。进一步地，第二表面等离激元微纳结构8也包括多个呈阵列分布的凸起，技术人员可以通过调节第二表面等离激元微纳结构8中的相邻凸起之间的间距来产生不同中心波长和带宽的自发热辐射；同时，第二表面等离激元微纳结构8还能够有效增加热电子的发射面积，从而有效提高热电子的发射效率。

本实用新型的表面等离激元诱导太阳能光子增强热电子发电装置通过在发射元件7的表面设置第二表面等离激元微纳结构8来产生不同中心波长和带宽的自发热辐射，以便使得阴极1能够形成特定的特征辐射，从而有效提高所述热电子发电组件对太阳辐射的利用率。进一步地，第二表面等离激元微纳结构8的设置还能够有效提高热电子的发射效率，以便极大程度地提高所述热电子发电组件的发电效率。另外，本领域技术人员能够理解的是，优选地，第二表面等离激元微纳结构8由锗锑碲合金制成，发射元件7由锗锑碲合金或二氧化钒制成，以便有效保证发射元件7的价带低于吸收元件6的价带，同时，发射元件7的导带低于吸收元件6的导带。还可以理解的是，本优选实施例仅提供了一种第二表面等离激元微纳结构8的优选结构，显然，技术人员还可以根据实际使用情况自行调整第二表面等离激元微纳结构8的阵列方式以及阵列尺寸，只要阴极1能够通过第二表面等离激元微纳结构8产生不同中心波长和带宽的自发热辐射即可。

接着参阅图2，可以理解的是，在所述热电子发电组件的工作过程中，当太阳辐射照射至阴极1时，太阳辐射中的光子与第一表面等离激元微纳结构5和吸收元件6相互作用，能够有效增强吸收元件6的表面等离激元效应，从而使得吸收元件6内部处于基态的电子被大量激发至激发态，这些处于激发态的热电子在布朗运动和浓度梯度的双重作用下快速运动至发射元件7中，然后经由发射元件7和第二表面等离激元微纳结构8发射至阴极1与阳极2之间的间隙中，最终到达阳极2的附近，被阳极2的表面吸收，从而产生电能。另外，需要说明的是，优选地，所述热电子发电组件还包括密封元件，所述密封元件用于密封连接阴极 1与阳极2，并且阴极1与阳极2之间为真空；进一步优选地，阴极1 与阳极2的间隙设置在1微米至100微米之间，以便有效保证阴极1中逸出的热电子能够迅速运动至阳极2的表面，并且阴极1与阳极2之间采用晶圆级封装的方式实现真空封装。

接着参阅图3，该图是本实用新型的表面等离激元诱导太阳能光子增强热电子发电装置的阴极的能带示意图；如图3所示，当光子入射到阴极1的表面后，第一表面等离激元微纳结构5和吸收元件6中的处于费米能级的电子9吸收光子能量，跃迁至吸收元件6的导带中；同时，处于吸收元件6的导带中的部分电子又会回到价带并被价带空穴复合，其余部分的电子9被热化并输运至发射元件7中，其中，发射元件7的导带势垒高度要低于吸收元件6的导带势垒高度。优选地，第二表面等离激元微纳结构8的材料与发射元件7的材料相同，从而有效避免由于界面势垒的存在而影响电子9的发射。此外，被热化的电子9进一步扩散至发射元件7的表面，由于电子9的能量服从玻尔兹曼分布，因此，部分电子9克服发射元件7表面存在的电子亲和势而进入到阴极1与阳极2之间的真空中。

继续参阅图1，进一步地，所述热电子发电组件还包括支撑元件3 和相变吸热元件4；优选地，阳极2和相变吸热元件4分别设置在支撑元件3的两侧；其中，阳极2由透明导电材料I TO制成，支撑元件3由玻璃制成，相变吸热元件4由五氧化二钒制成。可以理解的是，技术人员也可以根据实际使用情况自行选定阳极2、支撑元件3和相变吸热元件4的制成材料。在所述热电子发电组件的工作过程中，当太阳辐射照射至阴极1时，阴极1能够产生特征辐射；同时，阴极1产生的特征辐射能够穿过阳极2和支撑元件3被相变吸热元件4吸收。当相变吸热元件4由五氧化二钒制成时，相变吸热元件4的相变温度为420K，因此，当相变吸热元件4不断吸热使得自身温度高于420K时，相变吸热元件4 的反射率急剧增大，同时，透射率急剧减小，使得相变吸热元件4的透射能力减弱、反射能力增强，从而有效抑制相变吸热元件4的温度进一步提升。当太阳辐射的强度减弱时，阴极1的温度也随之逐渐下降，此时，阴极1产生的自发热辐射也逐渐减弱，相变吸热元件4的温度逐渐降低，当相变吸热元件4的温度低于420K时，相变吸热元件4的反射率急剧减小，同时，透射率急剧增大，使得相变吸热元件4能够透射更多的自发热辐射，从而有效稳定相变吸热元件4的温度。更进一步地，当所述热电子发电组件与热力循环发电组件耦合时，使得所述热力循环发电组件与相变吸热元件4通过换热工质进行热交换，此时，相变吸热元件4就能够有效稳定换热工质的温度，进而有效稳定所述热力循环发电组件的工况，以便有效避免因瞬态突变而产生的热应力使得所述热力循环发电组件的使用寿命被极大程度地降低的问题；此外，相变吸热元件4还能够有效稳定所述热力循环发电组件的输出功率。

本领域技术人员能够理解的是，优选地，所述光子增强热电子发电装置还包括聚光组件，所述热电子发电组件放置在所述聚光组件的焦平面内，以便所述聚光组件能够将太阳辐射大量聚集至阴极1的表面，从而有效提高阴极1接收到的太阳辐射的强度。同时，本领域技术人员还能够理解的是，优选地，所述聚光组件为菲涅尔聚光器、槽式聚光器、碟式聚光器和塔式聚光器中的至少一种；进一步地，当所述聚光组件为塔式聚光器或碟式聚光器时，技术人员可以采用一次聚光的方式聚焦太阳光并将其聚集至阴极1处；同时，技术人员也可以采用二次反射的聚光方式。当然，技术人员也可以根据实际使用情况自行选定聚光组件的类型和数量。

接着参阅图4，该图是本实用新型的表面等离激元诱导太阳能光子增强热电子发电装置的热力循环发电组件为斯特林联合循环发电组件时的结构示意图；如图4所示，具体地，相变吸热元件4的内壁形成有空腔，该空腔与斯特林联合循环发电组件相连通，并且该空腔中储存有换热工质。所述斯特林联合循环发电组件包括压缩腔10、冷却器11、回热器12和膨胀腔13。具体地，相变吸热元件4的左端与回热器12 相连通，相变吸热元件4右端与膨胀腔13相连通，并且这些连通的空腔中储存有换热工质。可以理解的是，优选地，所述斯特林循环发电组件中的换热工质为二氧化碳，当然，换热工质还可以是其他具有换热作用的物质。在所述斯特林循环发电组件的工作过程中，空腔中的二氧化碳能够与相变吸热元件4不断地进行热交换，然后在膨胀腔13、相变吸热元件4、回热器12、冷却器11以及压缩腔10中来回振荡，同时不断地吸热放热，进而推动活塞来回移动，使得外接的发电机不断产生电能。当二氧化碳流经相变吸热元件4时，相变吸热元件4的温度得到有效减低，从而使得阳极2的温度得以降低，进而极大程度地提高所述热电子发电组件的热电子发射效率，同时，二氧化碳自身的温度得以提升，然后流经回热器12再进入冷却器11和压缩腔10中，从而推动活塞做功；最后，放热后的二氧化碳经过回热器12流回至相变吸热元件4的空腔中，同时推动膨胀腔13中的活塞做功而产生电能。

接着参阅图5，该图是本实用新型的表面等离激元诱导太阳能光子增强热电子发电装置的热力循环发电组件为朗肯联合循环发电组件时的结构示意图；如图5所示，具体地，相变吸热元件4的内壁形成有空腔，该空腔与所述朗肯联合循环发电组件相连通，并且该空腔中储存有换热工质。所述朗肯联合循环发电组件包括透平14、发电机15、冷凝器16以及泵17。优选地，所述朗肯联合循环发电组件的换热工质为二氧化碳，当二氧化碳流经相变吸热元件4时能够吸收相变吸热元件4释放的热量，使其自身温度提高，接着吸热后的二氧化碳流经透平14，通过透平14不断做功，使得发电机15不断产生电能；最后，这些二氧化碳全部流入至冷凝器16中，并且冷凝为液态，再通过泵17重新输入至相变吸热元件4的空腔中，然后再次吸热变为气态二氧化碳，以便进行下一次循环，从而使得所述朗肯联合循环发电组件持续产生电能。

接着参阅图6，该图是本实用新型的表面等离激元诱导太阳能光子增强热电子发电装置的热力循环发电组件为布雷顿联合循环发电组件时的结构示意图；如图6所示，具体地，相变吸热元件4的内壁形成有空腔，该空腔与所述布雷顿联合循环发电组件相连通，并且该空腔中储存有换热工质。所述布雷顿联合循环发电组件包括透平14、发电机15、压缩机18和再热器19。优选地，所述布雷顿联合循环发电组件中的换热工质为二氧化碳，当二氧化碳流经相变吸热元件4时能够吸收相变吸热元件4释放的热量，使其自身温度提高；接着高温的二氧化碳流经透平14，然后通过透平14不断做功，使得发电机15不断产生电能；最后，二氧化碳进入压缩机18中进行压缩，接着通过再热器19与常温空气进行热交换，以便最大程度地减小热量的耗散，最终二氧化碳回到相变吸热元件4形成的空腔中与相变吸热元件4再次进行热交换，从而完成整个循环过程，进而实现持续发电。

接着参阅图7，该图是本实用新型的表面等离激元诱导太阳能光子增强热电子发电装置包括光伏发电组件时的结构示意图。如图7所示，所述光子增强热电子发电装置还包括光伏发电组件；具体地，所述光伏发电组件包括光伏元件20，光伏元件20能够直接将太阳能转化为电能；需要说明的是，技术人员可以根据阴极1产生的不同中心波长的自发热辐射来选定不同的材料制成光伏元件20和相变吸热元件4。例如，当阴极1产生的自发热辐射的中心波长为1000nm时，技术人员可以选用晶体硅制成光伏元件20，同时，由于晶体硅的禁带宽度为1.17eV，因此，相变吸热元件4优选由二氧化钒制成；可以理解的时，由于二氧化钒的相变温度为340K，因此，由二氧化钒制成的相变吸热元件4能够更好地适用于晶体硅的工作温度。

进一步地，在本优选实施例中，相变吸热元件4设置在由晶体硅制成的光伏元件20上，同时，相变吸热元件4上设置有阳极2。优选地，阳极2是由ITO制成的导电薄膜。可以理解的时，本实用新型通过在光伏元件20上设置相变吸热元件4来有效提高所述光伏发电组件的发电效率，换言之，如果光伏元件20上未设置有相变吸热元件4，当外界的太阳辐射不断增强时，阴极1的温度也会不断上升，使得阴极1产生的自发热辐射也不断增强，阴极1产生的自发热辐射透过阳极2被光伏元件20不断吸收；此时，部分热辐射转化为热能被储存，使得光伏元件 20的温度不断升高，从而使得所述光伏发电组件的光电转换效率不断下降，进而极大程度地影响所述光伏发电组件的发电效率。因此，本实用新型通过在阳极2与光伏元件20之间设置相变吸热元件4来有效调节光伏元件20吸收的辐射能，从而有效削弱由于阴极1产生的自发热辐射不断增强而给所述光伏发电组件带来的热化效应，使得光伏元件20的温度得以稳定，进而有效稳定所述光伏发电组件的输出功率，同时，还能够有效延长所述光伏发电组件的使用寿命。

至此，已经结合附图描述了本实用新型的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本实用新型的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本实用新型的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种表面等离激元诱导太阳能光子增强热电子发电装置，其特征在于，包括热电子发电组件；

所述热电子发电组件包括间隔设置的阴极和阳极；

所述阴极包括彼此相连的吸收元件和发射元件，并且

所述吸收元件上设置有第一表面等离激元微纳结构，所述发射元件上设置有第二表面等离激元微纳结构。

2.根据权利要求1所述的表面等离激元诱导太阳能光子增强热电子发电装置，其特征在于，所述第一表面等离激元微纳结构设置在所述吸收元件的远离所述发射元件的一侧。

3.根据权利要求1所述的表面等离激元诱导太阳能光子增强热电子发电装置，其特征在于，所述第二表面等离激元微纳结构设置在所述发射元件的远离所述吸收元件的一侧。

4.根据权利要求1所述的表面等离激元诱导太阳能光子增强热电子发电装置，其特征在于，所述第一表面等离激元微纳结构由金制成和/或所述第二表面等离激元微纳结构由锗锑碲合金制成。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的表面等离激元诱导太阳能光子增强热电子发电装置，其特征在于，所述热电子发电组件还包括密封元件，所述密封元件用于密封连接所述阴极与所述阳极。

6.根据权利要求5所述的表面等离激元诱导太阳能光子增强热电子发电装置，其特征在于，所述热电子发电组件还包括相变吸热元件，所述相变吸热元件用于吸收所述热电子发电组件产生的热量。

7.根据权利要求6中所述的表面等离激元诱导太阳能光子增强热电子发电装置，其特征在于，所述热电子发电组件还包括支撑元件，所述相变吸热元件经由所述支撑元件而与所述阳极相连。

8.根据权利要求7所述的表面等离激元诱导太阳能光子增强热电子发电装置，其特征在于，所述光子增强热电子发电装置还包括热力循环发电组件；

所述热力循环发电组件与所述相变吸热元件相连，并且所述热力循环发电组件能够将热能转化为电能；

所述热力循环发电组件为斯特林循环发电机、布雷顿循环发电机和朗肯循环发电机中的至少一种。

9.根据权利要求7所述的表面等离激元诱导太阳能光子增强热电子发电装置，其特征在于，所述光子增强热电子发电装置还包括光伏发电组件；

所述光伏发电组件与所述相变吸热元件相连，并且所述光伏发电组件能够将光能转化为电能。

10.根据权利要求1所述的表面等离激元诱导太阳能光子增强热电子发电装置，其特征在于，所述光子增强热电子发电装置还包括聚光组件；

所述聚光组件能够将太阳辐射聚集至所述阴极；

所述聚光组件为菲涅尔聚光器、槽式聚光器、碟式聚光器和塔式聚光器中的至少一种。