太阳能转换装置和方法制造方法及图纸

一种用于通过利用太阳光产生放大的电压信号来产生电力的装置和方法，该装置包括：（ａ）密封的室，其由透明的罩界定；（ｂ）可激发的介质，其被设置在所述室内，其中当介质暴露于具有在０．２微米到３微米范围内的波长的太阳光时，可激发的介质内的束缚电子被升高到至少一个更高能态；（ｃ）电极，其以间隔开的方式被设置，由此介质处于电极之间且与电极流体相通；（ｄ）电路，介质和电极使电路闭合；（ｅ）引发机构，其适于引发通过室的在电极之间的初始的电压信号，以及（ｆ）电源，其与电路结合且适于维持通过室的在电极之间的第一电压信号，由此较高能态中的束缚电子将能量转移到横贯第一电压信号的自由电子以产生放大的电压信号，且其中选择并改变室内的可激发的介质，以通过将束缚电子升高至较高能态来吸收由在５５００Ｋ下操作的黑体发射的在０．２微米到３微米的波长范围内的能通量的至少５％。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本申请获取2008年1月16日提交的美国临时专利申请系列第61/021,478号的 优先权。专利技术的领域和背景本专利技术涉及利用太阳光，且更具体地涉及一种用于通过使用太阳光放大电压来产 生电力的装置和方法。1小时内从太阳光到达地球的能量(4.3X1020J)比1年内在地球上所消耗的 能量(4.1X1020J)还多。虽然，到2001年为止，太阳能电力是75亿美元的产业，每年以 35%-40%的速率增长，但是所提供的太阳能电力仍不到全世界电力的0. 1%。当前太阳能 的利用与其待开发的巨大潜能之间的鸿沟界定了能源研究的主要挑战。覆盖地球上0. 16% 的陆地且具有10%效率的太阳能转换系统将会提供20TW的功率，这几乎是全世界化石能 量消耗速度的2倍。然而，所输送的例如通过光生伏打电池由太阳光产生的电的每瓦成本必须显著降 低，以在经济上比得上主要的化石能量。关于Basic Energy Sciences Workshop on Solar Energy Utilization(太阳能 利用的基础能源科学讨论会)的技术发展水平报告(“Basic Research Needs For Solar Energy Utilization (对太阳能利用的基础研究需求)”，美国能源部，2005年4月18日至 21 日；http://www. sc. doe. gov/bes/reports/files/SEU_rpt. pdf)提供了使得可以有效 且经济地利用太阳能资源以便到21世纪中叶之前提供全球主要能源的重要部分的关键的 科学挑战和研究方向的概述。尽管有了这些研究方向，但是认为在利用太阳能产生电力方面仍存在另外的方向 和进一步改进的空间和需求，且因此本公开内容和权利要求的主题旨在满足此需求。专利技术概述根据本专利技术的教导，提供了一种用于通过利用太阳光产生相对于第一电压信号的 放大的电压信号来产生电力的装置，该装置包括(a)密封的室，其至少部分由至少部分透 明的罩界定；(b)至少一种可激发的介质，其被设置在室内，其中当介质暴露于具有在0.2 微米到3微米范围内的波长的太阳光时，可激发的介质内的束缚电子被升高到至少一个不 连续的较高能态；(c)至少两个电极，其以间隔开的方式被设置且相对于室的壁被设置，由 此介质的至少一部分处于电极之间且与电极流体相通；(d)电路，介质的部分和电极使电 路闭合；(e)引发机构，其适于引发通过室的在电极之间的初始的电压信号；(f)电源，其与 电路结合且适于维持通过室的在电极之间的第一电压信号，由此较高能态中的束缚电子将 能量转移到横贯第一电压信号的自由电子以产生放大的电压信号，且其中选择并改变室内 的可激发的介质，以通过将束缚电子升高至较高能态来吸收由在5500K下操作的黑体发射 的在0. 2微米到3微米的波长范围内的能通量的至少5%。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种用于通过利用太阳光产生相对于第一电压 信号的放大的电压信号来产生太阳能电力的装置，该装置包括(a)密封的室，其至少部分 由至少部分透明的罩界定；(b)至少一种可激发的介质，其被设置在室内，其中当介质暴露于具有在0. 2微米到3微米范围内的波长的太阳光时，可激发的介质内的束缚电子被升高 到至少一个较高能态；(c)光学聚光器(optical concentrator)，其任选地被设置在太阳 光源与室之间，聚光器适于聚集来自所述源的光并引导光通过罩进入可激发的介质中；(d) 至少两个电极，其以间隔开的方式被设置且相对于室的壁被设置，由此介质的至少一部分 处于电极之间且与电极流体相通；(e)电路，介质的部分和电极使电路闭合；(f)引发机构， 其适于引发通过室的在电极之间的初始的电压信号；(g)电源，其与电路结合且适于维持 通过室的在电极之间的第一电压信号，由此较高能态中的束缚电子将能量转移到横贯第一 电压信号的自由电子以产生放大的电压信号。根据本专利技术的又一个方面，提供了一种用于通过利用太阳光产生相对于第一电压 信号的放大的电压信号来产生太阳能电力的装置，所述装置包括(a)密封的室，其至少部 分由至少部分透明的罩界定；(b)至少一种可激发的介质，其被设置在室内，其中当介质暴 露于具有在0. 2微米到3微米范围内的波长的太阳光时，可激发的介质内的束缚电子被升 高到至少一个较高能态；(c)至少两个电极，其以间隔开的方式被设置且相对于室的壁被 设置，由此介质的至少一部分处于电极之间且与电极流体相通；(d)电路，介质的部分和电 极使电路闭合；(e)弓丨发机构，其适于引发通过室的在电极之间的初始的电压信号；(f)电 源，其与电路结合且适于维持通过室的在电极之间的第一电压信号，由此较高能态中的束 缚电子将能量转移到流入第一电压信号的自由电子以产生放大的电压信号，且其中密封的 室具有高于大气压的压力。根据本专利技术的又一个方面，提供了一种通过利用太阳光产生放大的电压信号来产 生太阳能电力的方法，该方法包括(a)提供装置；(b)使可激发的介质暴露于太阳光；(c) 通过机构产生第一电压信号；以及(d)通过电子的能量到自由电子的转移来放大第一电压 信号以产生放大的电压信号。根据所述优选实施方案中的进一步的特征，装置还包括光学聚光器，其任选地被 设置在太阳光源与所述室之间，聚光器适于聚集来自太阳光源的光。根据所述优选实施方案中的更进一步的特征，可激发的介质包括至少一种可激发 的气体。根据所述优选实施方案中的更进一步的特征，密封的室具有高于大气压的压力， 优选高于1. 2绝对大气压(ATA)，高于2ATA，高于4ATA或高于8ATA。根据所述优选实施方案中的更进一步的特征，至少部分透明的罩包括实心壁，优 选包括玻璃或烧结的基本上透明的陶瓷材料。根据所述优选实施方案中的更进一步的特征，可激发的气体选自由氖、氩、氙和六 氟化硫组成的气体的组，且在室内具有至少0.02的蒸气分率(partial vapor fraction)。根据所述优选实施方案中的更进一步的特征，可激发的气体包括按蒸气分率计小 于0.01的水蒸气。根据所述优选实施方案中的更进一步的特征，可激发的气体包括按蒸气分率计小 于0.01的汞蒸气。根据所述优选实施方案中的更进一步的特征，可激发的气体包括按蒸气分率计小 于0.01的氧气。根据所述优选实施方案中的更进一步的特征，选择和改变室内的可激发的介质以通过将束缚电子升高至较高能态来吸收能通量的至少10 %，优选至少25 %，更优选至少 45 %，仍更优选至少60 %且最优选至少70 %。根据所述优选实施方案中的更进一步的特征，束缚电子从较高能态到较低能态的 平均跃迁时间是至少1纳秒。根据所述优选实施方案中的更进一步的特征，电源是电流源。根据所述优选实施方案中的更进一步的特征，该装置还包括集电器，其被电连接 至电路且被改动以从装置除去由自由电子获得的能量。根据所述优选实施方案中的更进一步的特征，可激发的气体包括可激发的气体的 混合物，通常至少4种不同的气体，或至少5到20种气体，每一种在室内具有至少0. 02的 的蒸气分率。根据所述优选实施方案中的更进一步的特征，可激发的气体选自由氖、氩、氙和六 氟化硫组成的气体的组，且在室内具有至少0. 02的蒸气本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于通过利用太阳光产生相对于第一电压信号的放大的电压信号来产生电力的装置，所述装置包括：（ａ）密封的室，其至少部分由至少部分透明的罩界定；（ｂ）至少一种可激发的介质，其被设置在所述室内，其中当所述介质暴露于具有在０．２微米到３微米范围内的波长的太阳光时，所述可激发的介质内的束缚电子被升高到至少一个不连续的较高能态；（ｃ）至少两个电极，其以间隔开的方式被设置且相对于所述室的壁被设置，由此所述介质的至少一部分处于所述电极之间且与所述电极相通；（ｄ）电路，所述介质的所述部分和所述电极使所述电路闭合；（ｅ）引发机构，其适于引发通过所述室的在所述电极之间的初始的电压信号，以及（ｆ）电源，其与所述电路结合且适于维持通过所述室的在所述电极之间的所述第一电压信号，由此所述较高能态中的所述束缚电子将能量转移到横贯所述第一电压信号的自由电子以产生所述放大的电压信号，且其中选择并改变所述室内的所述可激发的介质，以通过将所述束缚电子升高至所述较高能态来吸收由在５５００Ｋ下操作的黑体发射的在０．２微米到３微米的波长范围内的能通量的至少５％。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：L沙克特，
申请(专利权)人：泰克尼昂研究开发基金有限公司，
类型：发明
国别省市：IL[以色列]