專利名稱：太陽能光電泡發(fā)電的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
將太陽能直接轉(zhuǎn)換成電能利用。
背景技術(shù)：
太陽光作為能源利用，是人類最美好的尚未實現(xiàn)的愿望之一。目前全世界的太陽能發(fā)電技術(shù)有太陽能直接轉(zhuǎn)換成電能的光伏發(fā)電和熱發(fā)電裝置中的塔式發(fā)電、碟式發(fā)電、 槽式發(fā)電，還有煙 效應(yīng)發(fā)電等。但都因成本高，效率低，電價高，不具有商業(yè)競爭力。所以， 必須充分拓展太陽光的獨特優(yōu)勢，另僻蹊徑，這就催生出太陽能的光電泡發(fā)電技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
太陽能的光電泡發(fā)電技術(shù)是利用球面形漸開線曲面凹鏡將太陽光會聚到焦點，再由球面形漸開線曲面小凸鏡(或小凹鏡)反射成平行光射入光電泡上的凸透鏡，再次聚焦， 射到光電轉(zhuǎn)換板上，將光能轉(zhuǎn)換成電能傳出。具體內(nèi)容有三點。1、球面形漸開線曲面凹鏡的設(shè)計。經(jīng)作圖分析，見附圖1，球面凹鏡把平行于主軸的光不是返射到真正意義的點上，而是反射到主軸的一段線段上。因求焦距f的計算式是一函數(shù)方程，f = R-0. 5R+C0Sa (式中f是焦距，R是球面半徑，Z a是球面上過任意一點 A的球面半徑與主軸的夾角)。具體推導(dǎo)過程從略。這樣用小凹鏡或小凸鏡把會聚陽光反射成真正的平行光不能實現(xiàn)。必須改造球面凹鏡，使其把光會聚到真正的點上，把上述函數(shù)
方程變?yōu)镽=""“使f的值為定值(取凹鏡中心孔邊沿點上的f值為定值)，計算
出與角a值所對應(yīng)的離開基園上每點的I (『_R)的數(shù)值，(原方程中的球面稱為基園球
面，過球心的平面切出的園稱為基園)，形成漸開線，以主軸為旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，由漸開線軌跡形成的曲面，稱為球面形漸開線曲面，以這樣的曲面制成的凹鏡稱為球面形漸開線曲面凹鏡。 實質(zhì)是在調(diào)整球面上每點的法線方向，使其將太陽光反射到一個真正意義的點上。小凹鏡或小凸鏡也是如法炮制。經(jīng)過改造后的凹鏡和小凸鏡(或小凹鏡)組合的裝置，能將太陽光反射成平行光，進入凸透鏡后可達到再次聚焦的目的。2、光電泡的設(shè)計。見附圖2。光電泡是把太陽能直接轉(zhuǎn)換成電能的裝置。借鑒倫琴射線管成功的設(shè)計方法，設(shè)計出光電轉(zhuǎn)換泡，使光能直接轉(zhuǎn)換成電能，是一種逆反應(yīng)裝置。圖2中，M為凸透鏡，K為光電轉(zhuǎn)換板，也叫陰極，N為集電極，K、N都用鎢做成，A為陽極，N、A之間用云母片隔離，使之絕緣。泡內(nèi)抽成高度真空，給K和A通低壓電，建立電場。 高倍聚光照射到K上時，瞬時有電子飛出，是光電效應(yīng)，把K加熱到赤熱狀態(tài)時，原子最外層的電子獲得足夠的能量而發(fā)生電離，在電場力的作用下，電子流由K飛向N級，將光能轉(zhuǎn)換成了電能。K板的溫度越高，射出的電子越多。當K板獲得的能量和射出的能量相等時(電子和光能量之和)，溫度不再升高。溫度降低時，射出的能量也隨之減少，這是它的本能的自調(diào)性質(zhì)?？梢姽馐怯稍拥耐鈱与娮邮艿郊ぐl(fā)而產(chǎn)生的光?，F(xiàn)在用高倍聚陽光去直接加熱原子最外層的電子，使其電離，形成電流，將光能直接轉(zhuǎn)換成電能。經(jīng)由外電路傳回的因作了功減少能量的低能電子，被失去最外層電子的原子俘獲，進入新一輪的加熱電離。這是太陽光獨有的特性，其它能源無法直接辦到。由于光電效應(yīng)機理和熱電離機理疊加的作用， 使其光電轉(zhuǎn)換率高，估計可達到30% --40%左右。因為有部分光被反射掉，不能進入凸透鏡，就是進入光電泡的光又有相當多的部分以光的形式射出光電泡。為了減少上述損失，可附加一些反射措施和給凸透鏡鍍上膜，減少這種損失，提高會聚光的透過率。給轉(zhuǎn)換泡的玻璃內(nèi)壁鍍上反光材料，將光再次反射到轉(zhuǎn)換板上，加熱電子，提高轉(zhuǎn)換率。3、整體裝置，見附圖3，球面形漸開線曲面凸鏡安裝在球面形漸開線曲面凹鏡焦點的下方，使虛焦點和焦點完全重合。光電泡安裝在球面形漸開線曲面凹鏡的中心孔上(后面簡稱凹鏡、凸鏡)，凹鏡、凸鏡(或小凹鏡在焦點的上方)、凸透鏡的主軸完全重合。受自動控制裝置的控制，凹鏡的主軸始終保持與太陽光平行。太陽光經(jīng)兩次會聚，能達到七、八千倍，甚至上萬倍?？蓪⒐怆娹D(zhuǎn)換板瞬時加熱到2000-2500°C，使原子最外層的電子電離，在電場力的作用下定向運動，飛至集電極，產(chǎn)生電流。配以蓄電設(shè)備，在沒有陽光的時候供電。應(yīng)當注意的事項是本裝置進行運轉(zhuǎn)時，外電路必須有負荷，保持線路閉合。否則， 外電路不閉合時，光電轉(zhuǎn)換板上失去電子的原子得不到電子的補充，溫度會繼續(xù)升高，光電轉(zhuǎn)換板因溫度過高，有被燒毀的危險。


附圖1中，0為基園球面的球心。OK是主軸。F是焦點JK是焦距f，0'是球面形
漸升線曲面凹鏡過A'點的球面的球心。00' =AA--J~ (R' 一 Ο。Α' KB'是球面
形漸開線曲面凹鏡。AKB是基園球面。R是基園球面A點的法線。R'是球面形漸開線曲面凹鏡A'點的法線。附圖2中，M是凸透鏡，L是玻璃泡，K是光電轉(zhuǎn)換板，又叫陰極，N是集電極，A是陽極。附圖3中，1是球面形漸開線曲面凹鏡，2是球面形漸開線曲面凸鏡，3是光電轉(zhuǎn)換泡上的凸透鏡。(注)圖2、圖3也作摘要附圖。
具體實施例方式本裝置小巧玲瓏，自成體系，可單打獨斗，安裝在任何有陽光的地方應(yīng)用。與蓄電池配合，最適宜家庭應(yīng)用。也可列陣組合，大規(guī)模應(yīng)用于工業(yè)化發(fā)電，無論高山平川，大漠戈壁，天涯海角都能隨欲而安。本裝置的最大優(yōu)勢是結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，安裝速度快，費用少，光電轉(zhuǎn)換率高，發(fā)出的電成本低，與常規(guī)能源相比，有很強的市場競爭力，通過市場機制，使常規(guī)能源逐漸退出歷史舞臺。隨著新材料、新工藝的應(yīng)用，將鏡片制成薄如樹葉，使成本進一步降低。本裝置必須露天安裝，要有安全可靠的保護設(shè)施，設(shè)計用專用自動傘作保護設(shè)施，確保在臺風、冰雹，暴雨、沙塵暴等惡劣的天氣條件下不被破壞。
權(quán)利要求
1.太陽能光電泡發(fā)電技術(shù)。太陽光經(jīng)球面形漸開線曲面凹鏡第一次會聚后，由球面形漸開線曲面凸鏡(或小凹鏡)反射成平行光束，射入光電泡，把光能直接轉(zhuǎn)換成電能傳出。
2.球面形漸開線曲面凹鏡、凸鏡的設(shè)計制作和應(yīng)用技術(shù)。
3.光電泡的設(shè)計制作和應(yīng)用技術(shù)。
全文摘要
太陽能光電泡發(fā)電是將太陽能直接轉(zhuǎn)換成電能的裝置。用球面形漸開線曲面凹鏡把太陽光會聚到焦點，再用球面形漸開線曲面凸鏡(或凹鏡)反射成平行光束，射向球面形漸開線曲面凹鏡中心孔上安裝的光電泡的凸透鏡上，透過凸透鏡后被再次聚焦，形成七、八千倍的強光，照射到光電轉(zhuǎn)換板K上(又叫陰極，)受光電效應(yīng)和熱電離原理疊加作用，光電轉(zhuǎn)換板發(fā)射出強電子流，泡內(nèi)高度真空，給K、A通低壓電建立電場，在外加電場力的作用下，電子流飛向正極N，在閉合的外電路形成電流。本裝置既可單獨應(yīng)用，也可列陣組合應(yīng)用。估計本裝置的光電轉(zhuǎn)換效率可達30％-40％左右。它的最大優(yōu)勢是低成本，高效率，是經(jīng)濟、有效地利用太陽能。
文檔編號H01J40/16GK102263002SQ20111014948
公開日2011年11月30日 申請日期2011年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月23日
發(fā)明者茍尚文 申請人:茍尚文