[发明专利]将光能转换为电能的换能器

权利要求书

1.一种光学换能器系统，其包括：

光源，其经配置以产生具有关联到其的预定光子能量的光，所述预定光子能量是光频率的函数或与光波长成反比例；以及

换能器，其经配置以接收所述光源所产生的所述光，并将光能转换成电能，所述换能器具有彼此串联电连接的多个半导体层，每一半导体层具有大体上相同的成分，其具有关联到其的大体上相同的带隙能量，所述带隙能量大于所述预定光子能量。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述光源进一步经配置以用包含在100W/cm²到2000W/cm²的范围内的强度来照明所述换能器。

3.根据权利要求1所述的系统，其中选择所述成分以使所述带隙能量与所述预定光子能量之间的能量差异大体上等于所述半导体材料的声子能量。

4.根据权利要求3所述的系统，其中所述声子能量包含纵向声学声子能量、横向声学声子能量和纵向光学声子能量中的至少一者。

5.根据权利要求1所述的系统，其中选择所述成分以使所述带隙能量与所述预定光子能量之间的能量差异大于0meV且小于100meV。

6.根据权利要求1所述的系统，其中所述半导体层为GaAs层，其在处于300K的温度时，具有大体上1.43eV的带隙能量。

7.根据权利要求6所述的系统，其中所述光源是二极管光源和激光源中的一者，且具有包含在1.25eV到1.37eV的范围内的光子能量。

8.根据权利要求1所述的系统，其中所述光源为脉冲式光源。

9.根据权利要求1所述的系统，其中：

所述多个半导体层具有：

半导体发射极层，所述半导体发射极层经n掺杂和p掺杂中的一者；以及

半导体基极层，当所述半导体发射极层经n掺杂时，所述半导体基极层经p掺杂，当所述半导体发射极层经p掺杂时，所述半导体基极层经n掺杂，所述半导体基极层中的一者邻接所述半导体发射极层，以形成具有关联到其的第一电位的p-n结；

所述换能器进一步具有至少一个连接元件，其形成于邻近半导体基极层之间，以将所述邻近半导体基极层彼此电连接，每一连接元件经配置以产生所述邻近半导体基极层之间的相应额外电位；

所述换能器具有关联到其的总电位，其等于所述第一电位与每一相应额外电位的总和，每一相应额外电位大体上等于所述第一电位；

且，

所述换能器将接收来自所述光源的光，所述光传播通过所述半导体发射极层且在所述半导体发射极层中部分被吸收，且接着循序传播通过所述半导体基极层中的每一者并在其中部分被吸收。

10.根据权利要求9所述的系统，其中每一半导体基极层具有相应厚度，其经配置以吸收相同数目个光子。

11.根据权利要求1所述的系统，其中：

所述光源包含具有递送端以将光递送到所述换能器的光纤，所述系统进一步包括所述递送端将紧固到的连接件，所述连接件经配置以在所述递送端紧固到连接组合件时，使所述递送端与所述换能器对准。

12.根据权利要求11所述的系统，其中所述递送端包含套管，且所述连接件不含其中插入所述套管的任何插入件。

13.一种光学换能器系统，其包括：

光源，其经配置以产生具有关联到其的预定光子能量的光；以及

换能器，其经配置以接收所述光源所产生的所述光，并将光能转换成电能，所述换能器具有彼此串联电连接的多个半导体层，每一半导体层具有大体上相同的成分，其具有关联到其的大体上相同的带隙能量，所述带隙能量大于所述预定光子能量，其中选择所述成分以使所述带隙能量与所述预定光子能量之间的能量差异大体上等于供体能量和受体能量中的至少一者。