[发明专利]太阳光能转换装置

说明书

                        技术领域

本发明涉及将从太阳发射的光能转换成电能的太阳光能转换装置。

                        背景技术

通过燃烧煤或石油等矿物燃料来获得能量招致地球环境的恶化，并且因它们的贮藏量有限，所以难以长期使用它们。

为了解决因燃烧这样的矿物燃料产生的作为地球变暖原因的二氧化碳等造成的环境问题的恶化，而且从矿物燃料枯竭问题中解放出来，开发利用从太阳发射的太阳光能的方法和装置是人类生存的需要，如果能够将太阳光的能量高效率地转换成电能，那么有可能通过太阳来稳定地供给人类长期生存所需的能源。因此，至今进行着各种专门开发。

这里，作为期望的将这样的太阳光能转换成电能的方法和装置，首先是将太阳光线具有的能量转换成电能时的效率要高，考虑太阳光能的清洁性，不使用破坏、恶化环境的物质。

其次，由于普及的需要，所以必须价格便宜。为了价格便宜，需要避免使用难以到手的物质、制造成本提高的物质，而且期望其构造简单。

如果构造简单，那么通过交换结构部件，能够长期使用，为了长期使用，具有耐久性、耐用年数长是重要的，并且期望维护费用和运行成本便宜。

而且，期望在任何场所都能够使用、重量轻并且小型。

但是，作为至今为止的将太阳光能直接转换成电能的装置，一般知道主要使用半导体构成的太阳电池。在这些现有的太阳电池中，可利用的光的波长的中心在400至450nm的蓝色附近。即，现有的太阳电池可利用的太阳光仅是从太阳注入的光的一部分光谱，从绿色至红色的可见光线和红外线几乎都不能转换成电能。因此，通过许多研究者进行了提高太阳电池的效率的改善，但太阳电池的效率仍在20％以下。

而且，构成太阳电池的半导体，关系到制造成本，同时在制造工序中释放恶化环境物质也是众所周知的。

因此，不言而喻，太阳电池的太阳光能向电能量的转换方法和装置应该具备满足上述的太阳光能向电能量的转换方法和装置的条件。

本发明的目的在于，通过将太阳光线的更多光谱对应的波长能量、即现有的太阳电池不利用的太阳光的波长区域的能量也转换成电能，来提供效率高、价格低、对环境没有不良影响的太阳光能转换装置。

                         发明内容

为了解决上述问题，本发明的核心在于提供一种太阳光能转换装置，与仅利用太阳光的一部分光谱的太阳电池(PN结的半导体)的使用划分界线，使用了电子加速电极。

这里，电子发射电极是发射热电子的电极，通常通过在电子发射能力高的金属(钨、钽、钪、铱等)上浸渍或涂敷容易发射热电子的物质(氧化钡、氧化铱、碳酸锶盐、铱和钪等的化合物)来获得，是通过使温度上升来发射热电子的物质，以及碳化合物的金刚石或微碳管。通过由电子收集电极接受收集发射出的热电子，来获得将太阳光能通过热电子发射转换成电能的状态。

有关这样的电子发射电极，披露于1967年的美国专利USP3358178、1973年的美国专利USP3179856及1977年的美国专利USP4007393，可提高发射的热电子的发射效率，提高耐久性。以上技术至今主要用于真空管和CRT(Cathode Ray Tube；阴极射线管)领域。

在固体表面施加强电场时，将电子封闭在固体内的表面势垒阻挡层变低变薄，出现电子通过隧道效应发射到真空中的所谓场致发射现象。

特别是如果将曲率半径小的物质放置在电场中，那么电荷集中在曲率半径小的尖细区域中，电子的发射变得容易。这是所谓的电荷前端集中现象，是放电工程学上众所周知的现象。

而且，金刚石构造(diamond structure)的物质具有负性电子亲和力(Negative Electron Affinity)，具有容易发射传导电子的性质。

作为该场致发射材料，针状碳、微碳管(carbon nanotube)、金刚石薄膜等至今主要用于真空管、荧光显示管和场致发射型电子源显示器(CRT、FED、VFD等)等领域。

本发明的太阳光能转换装置的构造具有与真空管类似的一面，但是，真空管的功能是放大作用、整流作用和振荡作用，而本发明的太阳光能转换装置的功能是发电作用。即，真空管和太阳光能转换装置在功能上完全不同。

具体地说，本发明第1形态的太阳光能转换装置包括：

聚光装置，收集太阳光；

加热板，配置在真空容器内，被所述聚光装置收集的太阳光照射；