[发明专利]光电转换器件及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体器件，尤其涉及一种光电转换器件。

背景技术

能源问题是当代人类社会发展面临的重大问题，在如何更有效地获得能源方面人们发展了很多种方法。太阳能是当今最清洁的能源，取之不尽、用之不竭。地球每40秒接收到的太阳能就相当于210亿桶石油的能量，相当于目前全球一天所消耗的能源总和。利用半导体材料的光生伏特效应制成的太阳能光伏电池是目前太阳能利用的典型实例，但由于常见的太阳能光伏电池制造工艺复杂，并且制备原料硅需要消耗大量的电能，这提高了太阳能光伏电池的成本，并且对环境产生很大的污染。因此，发展其他类型的光电转换装置就具有潜在的应用价值。

当在一块材料的两端存在温度差时，则在这两端会有一定的电势差，这个现象叫塞贝克效应，反之则叫帕尔贴效应。这两个现象是热电效应的两个方面。热电效应是一种无噪声无污染的能量转化形式。现有技术提供的光电转换器件一般采用一种吸热结构吸收太阳能转换为热能，并通过半导体热电材料将热能转换为电能，实现光电转换。通常，现有的吸热结构在光电转换器件中仅仅考虑吸收太阳光的单一功能。在光电转换结构中应用该吸热结构时，还需要额外设置例如承载体、热传递结构、导电电极等等。因此，现有的光电转换器件结构复杂，成本较高，且，不利于提升能量转换效率，亦不利于大面积的生产制造。

发明内容

有鉴于此，确有必要提供一种结构简单、成本低，且具有较高热电转换效率的光电转换器件。

一种光电转换器件，包括：一P型热电结构，具有一吸热端以及与其相对的一电压输出端，一N型热电结构，具有一吸热端以及与其相对的一电压输出端，所述P型热电结构与N型热电结构间隔设置，两者的吸热端处于同一平面且面向同一方向，所述P型热电结构与N型热电结构由热电材料构成，用于将热能转换为电能；一第一电极与一第二电极，该第一电极与所述P型热电结构的电压输出端电连接，该第二电极与所述N型热电结构的电压输出端电连接，所述第一电极及第二电极用作电压输出端；一碳纳米管层，该碳纳米管层与所述P型热电结构的吸热端及N型热电结构的吸热端平行且直接接触设置，所述光电转换器件的碳纳米管层靠近入射光设置。

一种光电转换装置，由至少两个光电转换器件串联组成，该至少两个光电转换器件间隔设置，每两个相邻的光电转换器件中，一个光电转换器件的第一电极与另一个光电转换器件的第二电极电连接，且每两个相邻的光电转换器件的碳纳米管层间隔设置。

一种光电发电装置，其包括：一集热器，该集热器由透明上基板、下基板及边框支架围成，所述集热器腔体内部为真空；一光电转换装置，位于所述集热器腔体内部，其多个第一电极、第二电极与所述下基板接触设置，光线可透过上基板射向碳纳米管层；以及一制冷装置，设置于下基板位于集热器空腔外的表面。

相较于现有技术，本发明所提供的光电转换器件通过碳纳米管层吸收光能并将该碳纳米管层直接与P型热电结构和N型热电结构的吸热端接触设置，无需设置额外的导热结构，同时利用碳纳米管的导电性能，碳纳米管层串联在P型热电结构和N型热电结构之间可以实现电极的作用，无需设置额外的电极。因此，本发明所提供的光电转换器件结构简单、成本低，且有利于大面积的生产制造。

附图说明

图1是本发明第一实施例光电转换器件的立体结构图。

图2是本发明第一实施例光电转换器件的剖视图。

图3是碳纳米管膜中碳纳米管片断的结构示意图。

图4是本发明第一实施例的Bi_0.5Sb_1.5Te₃/碳纳米管复合结构扫描电镜照片。

图5是本发明第一实施例的光电转换器件的光电转换效率与碳纳米管膜面密度关系曲线。

图6是本发明第二实施例光电转换装置的立体结构图。

图7是本发明第二实施例光电转换装置的剖视图。

图8是本发明第三实施例光电发电装置的立体结构图。

主要元件符号说明