多功能真空极化电池制造技术

一种半导体ＰＮ结电池，利用ＰＮ结内建电场对金属平板之间的真空涨落的极化作用使金属平板之间产生电位差。主要结构是一距离很小的金属平板２和３之间沉积一层半导体ＰＮ结薄层１。由距离极近的金属平板２和３之间的真空涨落和半导体ＰＮ结内建电场的极化作用产生电位差对负载４提供电能。由于电池的工作能量来源于真空涨落和真空极化作用，电池在没有光的环境中也能连续工作。由相同结构的电池单元多层叠加而获得功率更大的多层电池。电池的工作能源是真空能，真空能来源于周围环境，所以，电池工作时环境的温度会降低而具有制冷作用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种半导体PN结电池装置。二 本专利技术的技术背景利用“光致伏打效应”产生电位差的太阳能电池已经获得广泛的应用，但这种电池需要在太阳光照射的时候才能产生电位差，其缺点是在没有太阳光照的时候无法工作。本专利技术所涉及的电池利用真空涨落和半导体PN结内建电场的真空极化作用产生电位差对负载供电。与太阳能电池不同，真空极化电池是用真空涨落效应产生的虚光子代替光子使半导体PN结产生电位差而对负载提供电能。所以，真空极化电池在没有光照的情况下也能连续工作。三 本专利技术的内容本专利技术创造的目的是把巨大的真空能通过PN结的真空极化作用转变成电能来使用，与目前成熟的太阳能电池制作技术相结合，解决当前太阳能半导体PN结型电池在没有光照的情况下不能工作的技术问题。本专利技术通过将半导体PN结沉积于相距非常近的金属板之间，利用金属板之间真空涨落的虚光子对PN结的极化作用(真空极化伏打效应)来产生电位差。由于真空涨落和真空极化作用在没有光照的情况下普遍存在，真空极化电池在没有光照的环境也能连续工作。本专利技术创造的巨大优点至少表现在以下几个方面(1)应用范围广泛，在没有光的环境下能连续工作，不间断地为负载提供能源。(2)面积小，方便应用。真空极化电池可以通过多层叠加的方法获得更大功率的电池，克服了太阳能电池占地面积大的特点。(3)具有双重功能。真空极化电池在工作的过程中，其周围的环境温度由于真空能的输出而降低，所以，真空极化电池除了可以用作供电电源外，还可以用做制冷装置。(4)节约能源。真空极化电池的能量来源于周围环境，它是通过真空极化作用使环境巨大的温度热源转变为电能利用，大大地节约能源，保护环境。四 附图及本专利技术的结构说明现在结合附图介绍真空极化电池的结构以及本专利技术的实现方法。附图说明图1是单层真空极化电池的结构示意图。1是半导体PN结构渗透层，2和3是金属导体层，4是负载，5是电极。PN结渗透层由P型半导体和N型半导体用组成，N型半导体中的自由电子由于热扩散运动进入P型半导体，形成内建电场。PN结渗透薄层1置于金属平板层2和3之间，1、2和3连结成一个整体，构成一个具有完整功能的电池单元。金属板2和3之间的距离非常小，真空涨落的卡西米效应非常显著。金属平板之间的真空涨落产生大量的虚光子，PN结内建电场使真空涨落产生极化作用使得金属板之间建立起电位差，构成一个完整的电池系统。图2是多层结构的真空极化电池装置。将多层电池单元并联地烧结在一起以获得强大功率的电池组。五 本专利技术的具体实施方法下面进一步结合结构图介绍本专利技术的实现方法。(1)，对外电位差的实现方法由卡西米效应公式可知，距离很小的金属平板之间单位面积内的真空极化能E＝π2/720D3，其中D是两金属平板之间的距离。只要两平板之间的距离达到微米(10-6米，即1000纳米)级，金属平板之间的真空能就能达到1016数量级，这已经是非常巨大的能量。实际上，纳米级的PN结在微电子
已经获得应用，如果采用纳米级PN结薄层，金属平板之间的真空能就更为巨大。真空极化电池使用的PN结一般要求在10～100纳米之间，这时两金属板单位面积上的真空能达到1019～1022数量级，是地球表面单位面积的太阳能辐射能量(年辐射量约为109数量级)的万亿倍以上。只要能将很少的一部分真空能转化成电能使用，真空极化电池的功率可以远远大于太阳能电池的功率。但是，真空极化电池的电位差是PN结的内建电场对真空极化作用的结果，单个真空极化电池单元所能提供的最大电位差(电压)不会超过所选用的PN结的内建电场的电位差。例如，采用锗型PN结层时，真空极化电池的输出电压约为0.7伏，采用硅型PN结时，输出电压约为0.3V。在具体确定PN结镀层的厚度(即金属板层之间的距离)D时，只要使其输出电压能达到或接近PN结的内建电压即可，没有必要进一步减小PN结层的厚度D，这样可以降低制作工艺的技术难度和产品的成本。为了将半导体PN结放置在足够短距离的金属之间，我们采用在金属(如金Au)导体板2表面沉积半导体PN结1的方法，这方面的技术已经非常成熟。这种PN结的沉积工艺已经在太阳能电池的生产中被广泛采用。所以，沉积工艺不是本专利技术的难点。PN结沉积完成后，我们再将另一片金属板3封装在PN结上作为电池的另一个电极。重复上述工艺过程即可以获得图2所示的功率更大的多层集成的真空极化电池组。(2)电池制冷的实现方法我们知道，能量是守恒的，真空极化电池不是永动机，不可能从虚空中不断地产生出能量来。真空极化电池工作过程是通过PN结内建电场将真空涨落产生的虚光子的能量转变为电能利用，这种输出的虚光子能量实际上由环境物质的热能来补充。真空极化电池工作的时候，其周围环境的温度会相应地降低。所以，真空极化电池本身是一部“量子制冷机”，它把环境的热能通过真空极化为断地转化为电磁能。如果我们将电池与它的负载部分隔离开，真空极化电池工作的结果是热量不断地从电池所在的空间通过电流传输到负载所在的空间。这就实现了局部制冷目的。从原理上来说，只要环境的温度高于绝对0度，真空极化电池就能对外提供电流同时实现制冷功能。六 本专利技术的新特性和应用前景本专利技术的原理、结构和实现方法都非常简单，功率大、效率高，它具有非常明显的优点。首先，它克服了太阳能电流在没有光照的环境中不能工作的缺点，使它能适用于没有光照的环境，如夜间和水下环境。第二，可以用多层叠加的方法获得更大的功率的电池，减少占地面积，使用更方便。将几百层叠加在一起厚度也不过数十厘米，输出电池可达到上百伏。可以用于电动汽车的电源。第三，能源取之于环境，通过负载后回归环境，具有重大的环保意义。第四，真空极化电池属于一次再生能源。能源取之于庞大的地球系统，取之不完，用之不尽。本专利技术主要用于对各种负载提供电能，多层集成真空极化电池可用于电动汽车，水下潜艇等，由于它是免充电型不间断电源，因而具有其他能源无法比拟的优越性。除此之外，真空极化电池还可以同时作为制冷装置使用，由于它不用致冷剂，具有重大的环保意义。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种将半导体ＰＮ结薄层沉积于金属平板之间的半导体ＰＮ结电池。其特征是在距离很小（一般小于１０００纳米）的金属平板之间沉积有一层半导体ＰＮ结薄层，由半导体ＰＮ结的内建电场和近距离金属平板层之间的真空涨落的极化作用产生电位差来带动负载工作的结构和技术方法。

【技术特征摘要】
1一种将半导体PN结薄层沉积于金属平板之间的半导体PN结电池。其特征是在距离很小(一般小于1000纳米)的金属平板之间沉积有一层半导体PN结薄层，由半导体PN结的内建电场和近距离金属平板层之间的真空涨落的极化作用产生电位差来带动负载工作的结构和技术方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄国有，
申请(专利权)人：黄国有，
类型：发明
国别省市：45[中国|广西]