TWI467091B - 光電轉換裝置 - Google Patents
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Description
本發明涉及一種光電轉換裝置。
能源問題係當代人類社會發展面臨的重大問題,在如何更有效地獲得能源方面人們發展了很多種方法。太陽光能或其他光能具有投資小或者無需投資的特點,因此具有一定的經濟效益和利用價值,但係此類能源用其他能量轉換方式無法加以有效利用,用光電轉換裝置製成光電轉換裝置係利用此類能源的較好方式。
太陽能電池係光能-電能轉換的典型例子,係利用半導體材料的光生伏特原理製成的。光生伏特效應,簡稱“光伏效應”,指光照使不均勻半導體或半導體與金屬結合的不同部位之間產生電位差的現象。常用的一類太陽能電池為矽基太陽能電池。在矽基太陽能電池中,作為光電轉換的材料的矽片襯底通常採用單晶矽製成。因此,要獲得高轉換效率的矽基太陽能電池,就需要製備出高純度的單晶矽,且太陽能電池的結構較為複雜,導致了該太陽能電池的成本較高,限制了太陽能電池的推廣應用。
有鑒於此,提供一種結構簡單、成本較低的光電轉換裝置實為必要。
一種光電轉換裝置包括至少一光電轉換模組,該光電轉換模組包
括:一第一光電轉換元件;以及一第二光電轉換元件;其中,該第一光電轉換元件包括一第一光照區域及一第一非光照區域,所述第二光電轉換元件包括一第二光照區域及一第二非光照區域,所述第一光照區域與第二光照區域電連接。
相較於先前技術,本發明所提供的光電轉換裝置的光電轉換模組的第一光電轉換元件和第二光電轉換元件分別分為光照區域和非光照區域,通過光照區域吸收光能並升高溫度,與非光照區域之間形成溫度差,利用溫差發電原理進行發電,結構簡單,成本較低。
10,20,30‧‧‧光電轉換裝置
100‧‧‧光電轉換模組
12‧‧‧第一光電轉換元件
14‧‧‧第二光電轉換元件
12a‧‧‧第一光照區域
12b‧‧‧第一非光照區域
14a‧‧‧第二光照區域
14b‧‧‧第二非光照區域
160‧‧‧導電片
162‧‧‧第一電極
164‧‧‧第二電極
166‧‧‧第三電極
168‧‧‧第四電極
108,208,308,408‧‧‧覆蓋結構
110‧‧‧基底
3102‧‧‧第一表面
3104‧‧‧第二表面
310‧‧‧絕緣體
4082‧‧‧上基板
4084‧‧‧下基板
4086‧‧‧開孔區
第1圖係本發明第一實施例提供的光電轉換裝置的結構示意圖。
第2圖係本發明第二實施例提供的光電轉換裝置的結構示意圖。
第3圖為圖2中光電轉換裝置的光照強度與輸出電壓的關係圖。
第4圖係本發明第三實施例提供的光電轉換裝置的結構示意圖。
第5圖係本發明第四實施例提供的光電轉換裝置的結構示意圖。
第6圖係圖5中的光電轉換裝置的覆蓋結構的結構示意圖。
以下將結合附圖詳細說明本技術方案提供的光電轉換裝置。以下各實施例中,不同實施例之間具有相同結構的相同元部件的標號使用相同的阿拉伯數字表示,不同的元部件或者具有不同結構的相同元部件則使用不同的阿拉伯數字表示。
請參閱圖1,本發明第一實施例提供了一種光電轉換裝置10。該
光電轉換裝置10包括一光電轉換模組100、一基底110及一覆蓋結構108。該光電轉換模組100設置於該基底110的表面。該光電轉換模組100包括一第一光電轉換元件12、一第二光電轉換元件14、第一電極162,一第二電極164、一第三電極166及一第四電極168。該第一光電轉換元件12包括一第一光照區域12a及一第一非光照區域12b,該第二光電轉換元件14包括一第二光照區域14a及一第二非光照區域14b。所述第一光照區域12a與該第二光照區域14a電連接。所述第一電極162與該第一光照區域12a電連接,所述第二電極164與該第一非光照區域12b電連接。所述第三電極166與該第二光照區域14a電連接,所述第四電極168與該第二非光照區域14b電連接。該覆蓋結構18覆蓋該光電轉換模組100的第一非光照區域12b及該第二非光照區域14b。
所述基底110用於支撐第一光電轉換元件12和第二光電轉換元件14,可以理解,當第一光電轉換元件12和第二光電轉換元件14為自支撐結構時,該基底110可以省略。所述基底110用於支撐第一光電轉換元件12和第二光電轉換元件14的表面的面積可以大於、等於或小於第一光電轉換元件12和第二光電轉換元件14的一個表面的面積。所述基底110的材料為絕緣材料,可以為玻璃、陶瓷、聚合物或木質材料。所述基底110的材料還可以為表面塗覆有絕緣材料的導電金屬材料等。優選地,該基底110的材料應基本不吸收紅外線或者完全不吸收紅外線。該基底110的厚度不限,優選為1毫米至2厘米,本實施例中,基底110的厚度為5毫米,所述基底110用於支撐第一光電轉換元件12和第二光電轉換元件14的表面的面積的面積大於所述第一光電轉換元件12和第二光電轉換元件14的總面積。
所述第一光電轉換元件12被分為兩個區域,分別為第一光照區域12a和第一非光照區域12b。所述第一光照區域12a和第一非光照區域12b的大小不限,第一光照區域12a的面積可以大於、小於或等於第一非光照區域12b的面積。所述第二光電轉換元件14被分為兩個區域,分別為第二光照區域14a和第二非光照區域14b。所述第二光照區域14a和第二非光照區域14b的大小不限,第二光照區域14a的面積可以大於、小於或等於第二非光照區域14b的面積。本實施例中,第一光照區域12a的面積等於第一非光照區域12b的面積,第二光照區域14a的面積等於第二非光照區域14b的面積。
所述第一光電轉換元件12的第一光照區域12a用於接收光能,並將光能轉換為熱能,使第一光照區域12a的溫度升高,從而在第一光照區域12a和第一非光照區域12b之間產生溫度差,利用溫差電效應,在第一光電轉換元件12的兩端產生電勢差。所述光能可以為太陽光、可見光、紅外線、紫外線或電磁波等。所述第一光電轉換元件12的材料為一空穴導電型材料,所述第二光電轉換元件14為一電子導電型材料。所述第二光電轉換元件14的第二光照區域14a用於接收光能,並將光能轉換為熱能,使第二光照區域14a的溫度升高,從而在第二光照區域14a和第二非光照區域14b之間產生溫度差,利用溫差電效應,在第二光電轉換元件14的兩端產生電勢差。當光線照射第一光照區域12a和第二光照區域14a時,第一光照區域12a吸收光能,溫度升高時,根據溫差電轉換原理,由於第一光電轉換元件12為一空穴導電型材料,第一光照區域12a的電勢高於第一非光照區域12b;第二光照區域14a吸收光能,溫度升高,根據溫差電轉換原理,由於第二光電轉換元件
14為一電子導電型材料,第二光照區域14a的電勢低於第二非光照區域14b。由於第一光照區域12a和第二光照區域14a電連接,第一非光照區域12b和第二非光照區域14b之間的電勢差等於第一光照區域12a與第一非光照區域12b之間的電勢差與第二光照區域14a和第二非光照區域14b之間的電勢差的和。
所述第一光電轉換元件12和第二光電轉換元件14的材料應滿足溫差電轉換係數較大、具有較強的光吸收性能及具有較小的熱容。優選地,該第一光電轉換元件12和第二光電轉換元件14均為一半導體材料。
所述第一光電轉換元件12為一奈米碳管層,該奈米碳管層包括複數個均勻分佈的奈米碳管,奈米碳管為空穴型導電材料。奈米碳管為絕對的黑體,因此,具有非常強的光吸收性能。該奈米碳管可以為單壁奈米碳管、雙壁奈米碳管、多壁奈米碳管中的一種或幾種。該奈米碳管層可以為一由奈米碳管構成的純奈米碳管結構。當該奈米碳管層僅包括單壁奈米碳管時,該奈米碳管層為一P型半導體層,當奈米碳管層包括雙壁奈米碳管或多壁奈米碳管時,該奈米碳管層為一導體層。優選地,所述奈米碳管層為由單壁奈米碳管組成的結構。單壁奈米碳管具有半導體性,溫差電轉換吸收較大。
所述奈米碳管層中的奈米碳管之間可以通過凡得瓦力(Van der Waals attractive force)緊密結合。該奈米碳管層中的奈米碳管為無序或有序排列。這裏的無序排列指奈米碳管的排列方向無規律,這裏的有序排列指至少多數奈米碳管的排列方向具有一定規律。具體地,當奈米碳管層包括無序排列的奈米碳管時,奈米
碳管相互纏繞或者各向同性排列;當奈米碳管層包括有序排列的奈米碳管時,奈米碳管沿一個方向或者複數個方向擇優取向排列。所述奈米碳管層的厚度為100奈米至5毫米。所述奈米碳管層的單位面積熱容可以小於2×10-4焦耳每平方厘米開爾文,甚至可以小於等於1.7×10-6焦耳每平方厘米開爾文。由於奈米碳管的熱容較小,所以該奈米碳管層狀結構具有較快的熱回應速度,即在吸收光能之後能快速的升高溫度,從而在第一光照區域12a和第一非光照區域12b之間形成較大的溫度差,進而產生較大的電勢差。
所述奈米碳管層可包括至少一層奈米碳管膜。當奈米碳管層包括多層奈米碳管膜時,該多層奈米碳管膜可層疊設置或者並列設置。所述奈米碳管膜可以為一奈米碳管拉膜。該奈米碳管拉膜為從奈米碳管陣列中直接拉取獲得的一種奈米碳管膜。每一奈米碳管膜係由若干奈米碳管組成的自支撐結構。所述若干奈米碳管為基本沿同一方向擇優取向排列。所述擇優取向係指在奈米碳管膜中大多數奈米碳管的整體延伸方向基本朝同一方向。而且,所述大多數奈米碳管的整體延伸方向基本平行於奈米碳管膜的表面。進一步地,所述奈米碳管膜中多數奈米碳管係通過凡得瓦力首尾相連。具體地,所述奈米碳管膜中基本朝同一方向延伸的大多數奈米碳管中每一奈米碳管與在延伸方向上相鄰的奈米碳管通過凡得瓦力首尾相連。當然,所述奈米碳管膜中存在少數隨機排列的奈米碳管,這些奈米碳管不會對奈米碳管膜中大多數奈米碳管的整體取向排列構成明顯影響。所述自支撐為奈米碳管膜不需要大面積的載體支撐,而只要相對兩邊提供支撐力即能整體上懸空而保持自身膜狀狀態,即將該奈米碳管膜置於(或固定於)間隔一固
定距離設置的兩個支撐體上時,位於兩個支撐體之間的奈米碳管膜能夠懸空保持自身膜狀狀態。所述自支撐主要通過奈米碳管膜中存在連續的通過凡得瓦力首尾相連延伸排列的奈米碳管而實現。
具體地,所述奈米碳管膜中基本朝同一方向延伸的多數奈米碳管,並非絕對的直線狀,可以適當的彎曲;或者並非完全按照延伸方向上排列,可以適當的偏離延伸方向。因此,不能排除奈米碳管膜的基本朝同一方向延伸的多數奈米碳管中並列的奈米碳管之間可能存在部分接觸。
所述奈米碳管拉膜的厚度為0.5奈米至100微米,寬度與拉取該奈米碳管拉膜的奈米碳管陣列的尺寸有關,長度不限。
當所述奈米碳管層狀結構採用奈米碳管拉膜時,其可以包括層疊設置的多層奈米碳管拉膜,且相鄰兩層奈米碳管拉膜中的奈米碳管之間沿各層中奈米碳管的軸向形成一交叉角度α,α大於等於0度小於等於90度(0°≦α≦90°)。所述複數個奈米碳管拉膜之間或一個奈米碳管拉膜之中的相鄰的奈米碳管之間具有間隙,從而在奈米碳管結構中形成複數個微孔,微孔的孔徑約小於10微米。
所述奈米碳管膜還可以為一奈米碳管絮化膜。所述奈米碳管絮化膜為通過一絮化方法形成的奈米碳管膜。該奈米碳管絮化膜包括相互纏繞且均勻分佈的奈米碳管。所述奈米碳管之間通過凡得瓦力相互吸引、纏繞,形成網路狀結構。所述奈米碳管絮化膜各向同性。所述奈米碳管絮化膜的長度和寬度不限。由於在奈米碳管絮化膜中,奈米碳管相互纏繞,因此該奈米碳管絮化膜具有很好
的柔韌性,且為一自支撐結構,可以彎曲折疊成任意形狀而不破裂。所述奈米碳管絮化膜的面積及厚度均不限,厚度為1微米至1毫米。
所述奈米碳管膜還可以為通過碾壓一奈米碳管陣列形成的奈米碳管碾壓膜。該奈米碳管碾壓膜包括均勻分佈的奈米碳管,奈米碳管沿同一方向或不同方向擇優取向排列。奈米碳管也可以係各向同性的。所述奈米碳管碾壓膜中的奈米碳管相互部分交疊,並通過凡得瓦力相互吸引,緊密結合。所述奈米碳管碾壓膜中的奈米碳管與形成奈米碳管陣列的生長基底的表面形成一夾角β,其中,β大於等於0度且小於等於15度(0≦β≦15°)。依據碾壓的方式不同,該奈米碳管碾壓膜中的奈米碳管具有不同的排列形式。當沿同一方向碾壓時,奈米碳管沿一固定方向擇優取向排列。可以理解,當沿不同方向碾壓時,奈米碳管可沿複數個方向擇優取向排列。該奈米碳管碾壓膜厚度不限,優選為為1微米至1毫米。該奈米碳管碾壓膜的面積不限,由碾壓出膜的奈米碳管陣列的大小決定。當奈米碳管陣列的尺寸較大時,可以碾壓制得較大面積的奈米碳管碾壓膜。本實施例中,所述光電轉換元件106為一純的奈米碳管層,該奈米碳管層由單壁奈米碳管構成,厚度為1mm。單壁奈米碳管為P型半導體材料,其具有較大的溫差電轉換吸收和較強的光吸收性能。
所述第二光電轉換元件14可以為金屬材料或N型半導體材料。所述N型半導體包括N型矽、N型確化鉍、N鉍或者N型奈米碳管複合材料層。所述N型奈米碳管複合材料層可以由上述奈米碳管層和多胺聚合物複合形成。該多胺聚合物可以為多聚乙二亞胺、多聚
乙二胺、甲基多胺聚乙烯醚等。本實施例中,所述第二光電轉換元件14的材料為多聚乙二胺與奈米碳管層形成的複合材料。
該第一電極162、第二電極164均為線狀或帶狀結構,分別設置於第一光電轉換元件12的兩端。該第一電極162、第二電極164可以設置於該第一光電轉換元件12的表面,分別與第一光電轉換元件12的兩個邊齊平。該第一電極162、第二電極164也可以設置於該第一光電轉換元件12的側面。該第三電極166、第四電極168均為為線狀或帶狀結構,分別設置於第二光電轉換元件14的兩端。該第三電極166、第四電極168可以設置於該第二光電轉換元件14的表面,分別與第二光電轉換元件14的兩個邊齊平。該第三電極166、第四電極168也可以設置於該第二光電轉換元件14的側面。該第一電極162、第二電極164、第三電極166和第四電極168可以分別為一層導電膜。該導電膜的材料可以為金屬、合金、銦錫氧化物(ITO)、銻錫氧化物(ATO)、導電銀膠、導電聚合物或導電性奈米碳管等。該金屬或合金材料可以為鋁、銅、鎢、鉬、金、鈦、釹、鈀、銫或其任意組合的合金。本實施例中,第一電極162、第二電極164、第三電極166和第四電極168分別為導電銀漿印刷形成的線狀結構,第一電極162位於第一光照區域12a並與第一光電轉換元件12的一個邊齊平,第二電極164位於第一非光照區域12b,並與第一光電轉換元件12的另一個邊齊平。第三電極166位於第二光照區域14a並與第二光電轉換元件14的一個邊齊平,第四電極168位於第二非光照區域14b,並與第二光電轉換元件14的另一個邊齊平。所述第一電極162與第三電極166通過一導電片160電連接,從而使所述第一光照區域12a與第二光照區域14a通過第一電極162和第三電極166電連接,第二電極164與第四電
極168分別為該光電轉換裝置10的電壓輸出端。
該光電轉換裝置10可進一步包括一第一電極引線(圖未示)及一第二電極引線(圖未示)。第一電極引線與第二電極164電連接。第二電極引線與第四電極168電連接。第二電極引線一部分位於覆蓋結構108內部,一部分延伸至覆蓋結構108的外部。第一電極引線和第二電極引線可使第二電極和第四電極方便地向外輸出電壓或者與外部電連接。
所述覆蓋結構108用於覆蓋該光電轉換模組100的第一非光照區域12b和第二非光照區域14b,防止第一非光照區域12b和第二非光照區域14b被光照射到。覆蓋結構108的大小應確保其不會覆蓋第一光照區域12a和第二光照區域14a。所述覆蓋結構108的材料不限,可以為絕緣材料也可以為導電材料。所述覆蓋結構108的材料可選擇為導電材料,如金屬,也可為絕緣材料,如塑膠、塑膠等。所述金屬包括不銹鋼、碳鋼、銅、鎳、鈦、鋅及鋁等中的一種或多種。可以理解的係,當覆蓋結構108的材料為絕緣材料時,其可與第一非光照區域12b和第二非光照區域14b直接接觸,覆蓋結構108可直接覆蓋在第一非光照區域12b和第二非光照區域14b的表面。當覆蓋結構108的材料為導電材料時,應確保覆蓋結構108與第一非光照區域12b和第二非光照區域14b間隔絕緣設置。本實施例中,所述覆蓋結構108為具有一容置空間的罩體。覆蓋結構108的四周固定於基底110的表面。所述第一非光照區域12b和第二非光照區域14b設置於該覆蓋結構108的容置空間內部,並與該覆蓋結構108間隔一定距離設置。所述覆蓋結構108的固定方式不限,可通過扣合、夾緊、螺栓、黏結、鉚接等方式固定
,本實施例中,覆蓋結構108通過四個螺孔(圖未示)固定於基底110上。由於該覆蓋結構108與所述第一非光照區域12b和第二非光照區域14b間隔一定空間設置,所以,該覆蓋結構108的材料可以為導電材料。可以理解,當基底110的材料和覆蓋結構108的材料均為絕緣材料時,所述覆蓋結構108和基底110可以一體成型。
本發明所提供的光電轉換裝置10的第一光電轉換元件12分為第一光照區域12a和第一非光照區域12b,第二光電轉換元件14分為第二光照區域14a和第二非光照區域14b,通過將第一光照區域12a和第二光照區域14a暴露於光照環境下,接受光照,在第一光照區域12a和第一非光照區域12b之間產生溫度差,在第二光照區域14a和第二非光照區域14b之間產生溫度差,利用溫差發電原理進行發電,結構簡單,成本較低。
請參見圖2,本發明第二實施例提供一種光電轉換裝置20。該光電轉換裝置20包括複數個光電轉換模組100及一覆蓋結構208。該覆蓋結構208覆蓋每個光電轉換模組100的第一非光照區域12b及該第二非光照區域14b。
本實施例所提供的光電轉換裝置20與第一實施例所提供的光電轉換裝置10的結構基本相同,其不同之處在於,本實施例所提供的光電轉換裝置20包括複數個光電轉換模組100。該複數個光電轉換模組100相互串聯。即,該複數個光電轉換模組100中,處於中間位置的每兩個相鄰的光電轉換模組100中,一個光電轉換模組100的第二非光照區域14b與另一個光電轉換模組100的第一非光照區域12b電連接;該複數個光電轉換模組100中,處於兩端的兩
個光電轉換模組100,一個光電轉換模組100的第一電極162作為輸出端,另一個光電轉換模組100的第四電極168作為輸出端。本實施例中,處於中間位置的每兩個相鄰的光電轉換模組100中,一個光電轉換模組100的第四電極168與另一個光電轉換模組100的第一電極162電連接;處於兩端的兩個光電轉換模組100,一個光電轉換模組100的第一電極162作為輸出端,另一個光電轉換模組100的第四電極168作為輸出端。每個光電轉換模組100之間可通過導線或導電片實現電連接。
本實施例中,所述光電轉換裝置20包括12個光電轉換模組100。圖3為採用不同能量的光能照射光電轉換裝置所產生的電壓與光能量大小的關係,該光為紅外線光。所述光電轉換裝置20的輸出電壓與光能的關係基本為直線。
本實施例所提供的光電轉換裝置20通過將複數個光電轉換模組100串聯,可以將每個光電轉換模組100產生的電動勢串聯,進而在輸出端得到更大的電勢差。
請參見圖4,本發明第三實施例提供了一種光電轉換裝置30。該光電轉換裝置30包括一光電轉換模組100及一絕緣體310。所述光電轉換模組100設置於所述絕緣體310的表面。本實施例所提供的光電轉換裝置30的結構與第一實施例所提供的光電轉換裝置30的結構基本相同,其不同之處在於,該光電轉換裝置30不包括覆蓋結構及基底,且該光電轉換裝置30包括一絕緣體310。
該第一光電轉換元件12經過彎折形成一第一光照區域12a及一第一非光照區域12b,該第一光照區域12a和第一非光照區域12b彎折後的夾角小於等於90度,比如彎折成U型或L型或者U型和L型之
間的任意角度的形狀。該第二光電轉換元件14經過彎折形成一第二光照區域14a及一第二非光照區域14b,該第二光照區域14a和第二非光照區域14b彎折後的夾角小於等於90度,比如彎折成U型或L型或者U型和L型之間的任意角度的形狀。此時,當採用光照射第一光照區域12a和第二光照區域14a時,第一非光照區域12b及第二非光照區域14b被擋住,從而光線無法照射該非光照區域。該絕緣體310設置在第一光照區域12a和第一非光照區域12b之間及第二光照區域14a和第二非光照區域14b之間,其形狀可配合第一光電轉換元件12和第二光電轉換元件14的彎曲形狀。當第一光電轉換元件12和第二光電轉換元件14不能自己保持一定形狀時,該絕緣體310可以作為基底來支撐該第一光電轉換元件12和第二光電轉換元件14。本實施例中,絕緣體310為一基底結構,所述第一光電轉換元件12和第二光電轉換元件14設置於該絕緣體310的表面。
所述絕緣體310包括一第一表面3102及一第二表面3104,第一表面3102與第二表面3104之間所形成一夾角α,α大於等於0度小於等於90度。α大於0度小於90度。當α等於0度時,第一表面3102和第二表面3104係兩個相對的表面,即可以理解為,第二表面3104為第一表面3102的背面。本實施例中,α等於45度。所述第一光電轉換元件12的第一光照區域12a及第二光電轉換元件14的第二光照區域14a設置於絕緣體310的第一表面3102上,所述第一光電轉換元件12的第一非光照區域12b及第二光電轉換元件14的第二非光照區域14b設置於絕緣體310的第二表面3104上,所述非光照區域3064設置於絕緣體310的第二表面3104。
進一步地,所述光電轉換裝置30進一步包括一反射膜(圖未示)設置於第一光照區域12a、第二光照區域14a和絕緣體310之間。所述反射膜用於反射第一光照區域12a和第二光照區域14a所產生的熱量和光能,防止該熱量和光能被絕緣體310吸收。由於第一光照區域12a和第二光照區域14a的熱量以紅外線或遠紅外線的形式向外傳播,因此,所述反射膜應對紅外線和遠紅外線具有較高的反射效率。所述反射膜的材料為絕緣材料,可以為TiO2-Ag-TiO2、ZnS-Ag-ZnS、AINO-Ag-AIN、Ta2O3-SiO2或Nb2O3-SiO2。該反射膜通過塗敷或濺射的方式形成於絕緣體310的表面。所述反射膜的厚度不限,優選地,反射膜的厚度為10微米至500微米。
可以理解,本實施例所提供的光電轉換裝置30也可以包括複數個相互串聯結構光電轉換模組100。每個光電轉換模組100均按照上述方式相互並列設置於絕緣體310上。
請參見圖5及6,本發明第四實施例提供了一種光電轉換裝置40。該光電轉換裝置40包括一一光電轉換模組100及一覆蓋結構408。本實施例所提供的光電轉換裝置40的結構與第一實施例所提供的光電轉換裝置10的結構基本相同,其不同之處在於覆蓋結構408的結構,從而本實施例的光電轉換裝置40不需要單獨的基底。
所述覆蓋結構408為一具有中空結構的外殼,該光電轉換模組100設置於該覆蓋結構408內部。該覆蓋結構408包括一開孔區4086,該光電轉換模組100的第一光照區域12a及第二光照區域14a正對該開孔區4086設置,並可以通過該開孔區4086接受光能。該光電轉換模組的第一非光照區域12b及第二非光照區域14b設置於該覆
蓋結構408的內部,並被覆蓋結構408所覆蓋。所述覆蓋結構408的整體形狀不限,可以係中空的立方體、球體或圓柱體等等。
具體的,本實施例中,請參見圖6,該覆蓋結構408為一立方體結構,其包括一上基板4082、一下基板4084及四個側板(圖未標)。所述探測元件406設置於該下基板4084的表面,並正對上基板4082。所述上基板4082包括一開孔區4086,該開孔區4086的面積小於該上基板4082。所述開孔區4086正對該第一光照區域12a及第二光照區域14a。該開孔區4086可以為一個大的開口,也可以由複數個小的開口組成。本實施例中,所述開孔區4086為一柵網結構,包括複數個網孔。所述探測元件406的光照區域4062通過該複數個網孔接受光能。
可以理解,本實施例所提供的光電轉換裝置40也可以包括複數個相互串聯結構光電轉換模組100。每個光電轉換模組100均按照上述方式相互並列設置於覆蓋結構408內部。
綜上所述,本發明確已符合發明專利之要件,遂依法提出專利申請。惟,以上所述者僅為本發明之較佳實施例,自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化,皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。
10‧‧‧光電轉換裝置
12‧‧‧第一光電轉換元件
14‧‧‧第二光電轉換元件
12a‧‧‧第一光照區域
12b‧‧‧第一非光照區域
14a‧‧‧第二光照區域
14b‧‧‧第二非光照區域
160‧‧‧導電片
162‧‧‧第一電極
164‧‧‧第二電極
166‧‧‧第三電極
168‧‧‧第四電極
108‧‧‧覆蓋結構
Claims (15)
- 一種光電轉換裝置,包括至少一光電轉換模組,該光電轉換模組包括:一第一光電轉換元件,該第一光電轉換元件為由空穴型導電材料構成;一第二光電轉換元件,該第二光電轉換元件為由電子型導電材料構成;其改良在於,該第一光電轉換元件包括一第一光照區域及一第一非光照區域,所述第二光電轉換元件包括一第二光照區域及一第二非光照區域,所述第一光照區域與第二光照區域電連接,以及一覆蓋結構,該覆蓋結構覆蓋所述至少一光電轉換模組的第一光電轉換元件的第一非光照區域及第二光電轉換元件的第二非光照區域,使所述第一非光照區域和第二非光照區域不能被光照射到,所述覆蓋結構不會覆蓋所述第一光照區域和第二光照區域。
- 如請求項1所述之光電轉換裝置,其中,所述第二光電轉換元件為一N型半導體層,所述第一光電轉換元件為一P型半導體層。
- 如請求項2所述之光電轉換裝置,其中,所述第二光電轉換元件為一奈米碳管層。
- 如請求項2所述之光電轉換裝置,其中,所述N型半導體層包括奈米碳管層與多胺聚合物形成的複合材料。
- 如請求項3或4所述之光電轉換裝置,其中,所述奈米碳管層中的奈米碳管首尾相連且沿同一方向擇優取向排列。
- 如請求項3或4所述之光電轉換裝置,其中,所述奈米碳管層為由複數個單壁奈米碳管組成的純奈米碳管結構。
- 如請求項3或4所述之光電轉換裝置,其中,所述奈米碳管層的單位面積熱容為2×10-4焦耳每平方厘米開爾文。
- 如請求項4所述之光電轉換裝置,其中,所述多胺聚合物為多聚乙二亞胺、多聚乙二胺或甲基多胺聚乙烯醚。
- 如請求項1所述之光電轉換裝置,其中,進一步包括一第一電極、一第二電極、一第三電極、及一第四電極,所述第一電極與所述第一光照區域電連接,所述第二電極與所述第一非光照區域電連接;所述第三電極與所述第二光照區域電連接,所述第四電極與所述第二非光照區域電連接。
- 如請求項9所述之光電轉換裝置,其中,所述第一電極、第二電極均為線狀或帶狀結構,分別設置於第一光電轉換元件的兩端並分別與第一光電轉換元件的兩個邊齊平;所述該第三電極、第四電極均為線狀或帶狀結構,分別設置於第二光電轉換元件的兩端並分別與第二光電轉換元件的兩個邊齊平。
- 如請求項1所述之光電轉換裝置,其中,所述覆蓋結構直接覆蓋在第一非光照區域和第二光照區域的表面。
- 如請求項1所述之光電轉換裝置,其中,該覆蓋結構分別包括一容置空間,所述第一非光照區域及第二非光照區域設置於該覆蓋結構的容置空間中。
- 如請求項1所述之光電轉換裝置,其中,所述覆蓋結構為一具有中空結構的殼體,該至少一光電轉換模組的第一光電轉換元件和第二光電轉換元件設置於該殼體內部,該殼體包括一開孔區,該至少一光電轉換模組的第一光電轉換元件的第一光照區域及該第二光電轉換元件的第二光照區域正對該開孔區設置。
- 如請求項1所述之光電轉換裝置,其中,所述至少一個光電轉換模組包括複數個光電轉換模組,該複數個光電轉換模組相互串聯。
- 如請求項14所述之光電轉換裝置,其中,所述複數個光電轉換模組中位 於中間位置的相鄰的兩個光端轉換模組中,一個光電轉換模組的第二非光照區域與另一個光電轉換模組的第一非光照區域電連接,所述複數個光電轉換模組中位於兩端的兩個光端轉換模組中,一個光電轉換模組的第一非光照區域為電壓輸出端,另一個光電轉換模組的第二非光照區域為電壓輸出端。
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US20090044848A1 (en) * | 2007-08-14 | 2009-02-19 | Nanocomp Technologies, Inc. | Nanostructured Material-Based Thermoelectric Generators |
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- 2010-07-05 TW TW99121983A patent/TWI467091B/zh active
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US20090044848A1 (en) * | 2007-08-14 | 2009-02-19 | Nanocomp Technologies, Inc. | Nanostructured Material-Based Thermoelectric Generators |
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