Устройство для преобразования энергии видимого и инфракрасного излучений в электрический ток

Устройство для преобразования энергии видимого и инфракрасного излучений в электрический ток

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: для получения электрической энергии, а также для лазерного гетеродинирования, Сущность изобретения: устройство содержит основание из прозрачного для излучения диэлектрика с металлическими антеннами в виде стержней. Первый торец каждого стержня соединен с электропроводящим слоем, прозрачным для видимого и инфракрасного излучений. Второй торец каждого стержня соединен со слоем металла через пленку окисла, причем площадь пленки окисла соответствует площади торца стержня, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si>s Н 01 1 27/14, 31/02

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4927974/09 (22) 19.04.91 (46) 30.03.93. Бюл. N. 12 (71) Физико-технический институт им.А.Ф.

Иоффе (72) В.Г. Киптилый и Г.М. Гусинский (73) Физико-технический институт им.А.Ф.

Иоффе Российской. академии наук (56) Патент ЕР М 215482., кл. Н.01 L 27/14, 1987. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ

ЭНЕРГИИ ВИДИМОГО И ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЙ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК

Изобретение относится к устройствам фотоэлектрического преобразования и может быть использовано для получения электрической энергии, а также для лазерного гетеродинирования.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков, а именно повышение выходной мощности и упрощение конструкции.

На чертеже представлено схематически заявляемое устройство, разрез: 1 — электропроводящий слой. прозрачный для видимого и инфракрасного излучения; 2 диэлектрическое основание; 3 — антенна; 4 — точечный MOM-диод; 5 — слой металла, Устройство работает следующим образом.

Каждая антенна является независимым генератором переменного тока. Этот ток возникает под действием осциллирующего электромагнитного поля фотона, которое,„, Д2,„, 1806422 АЗ (57) Использование: для получения электрической энергии, а также для лазерного гетеродинирования. Сущность изобретения: устройство содержит основание из прозрачного для излучения диэлектрика с металлическими антеннами в виде стержней.

Первый торец каждого стержня соединен с электропроводящим слоем, прозрачным для видимого и инфракрасного излучений, Второй торец ка>кдого стержня соединен со слоем металла через пленку окисла, причем площадь пленки окисла соответствует площади торца стержня. 1 ил. заставляет резонансным образом колебаться свободные электроны в антенне. С помощью диода происходит преобразование переменного электрического тока в ток одного направления. Осцилляции, возникающие в отдельных антеннах, не совпадают по фазе, т,е. выходной ток устройства представляет собой интегральный ток бесконечно большого числа пульсирующих токов одного направления. В результате ток имеет постоянную величину и зависит лишь от потока излучения на рабочую поверхность и эффективности преобразования. Теоретически эффективность устройства может достигать 75%, Пример. В качестве прозрачного диэлектрического основания выбрана лавсановая лента толщиной 1 мкм и шириной

100 мм. Дгина ленты не ограничена. Никелевые антенны в виде стержней диаметром

0,02 мкм расположены внутри основания и

1806422 имеют длину от 1 до 1,5 мкм, На 1 м может г быть образовано до 10 антенн, а

На рабочую поверхность ленты нанесен слой алюминия толщиной 0,1 мкм, прозрачный для видимого и инфракрасного излучения. На эту поверхность выходит один из торцов каждой антенны и электрически соединен с ней, Для уменьшения омических потерь вдоль ленты расположены токоведущие шины шириной 0,5 мм, расстояние между которыми 9,5 мм (не показаны)..

Г1ротивоположные торцы стержней, на которых расположена пленка окиси никеля толщиной 1 нм, соединены с другой поверхностью основания, при этом площадь пленки окисла соответствует площади торца стержня. На этой поверхности расположен слой золота толщиной 1 мкм. Структура никель-окись никеля-золото образует MOMдиод. Таким образом организована диодная система устройства. Величина постоянной времени перехода составляет RC = 2 10 с. .Устройство наиболее чувствительно к излучению в диапазоне длин волн от 1 до 3 мкм (частоты порядка 100 ТГц). Поскольку

Максимум излучения Солнца на земной поверхности лежит в этом спектральном диапазоне, устройство имеет оптимальную удельную выходную мощность. Что касается полной выходной мощности устройства, то она будет зависеть от рабочей площади и освещенности устройства. Если считать, что мощность солнечного излучения на поверхности равна стандартной — 835 Вт/м, то

2 мощность излучения в рабочем диапазоне частот составит порядка 300 Втlм . Следо2 вательно, в устройствах с линейными размерами О,lx10 м выходная мощность составит величину порядка 200 Вт.

Таким образом, заявляемое устройство .по сравнению с прототипом имеет повышенную мощность (более чем в 100 раз, если считать рабочую площадь прототипа равной

100 см ), т.к. не существует принципиальг ных ограничений на размеры устройства. а также имеет упрощенную конструкцию. не требующую использования дорогостоящеи технологии и, следовательно, имеет сравнительно низкую стоимость.

Формула изобретения

Устройство для преобразования энергии видимого и инфракрасного излучений в электрический ток, содержащее основание из прозрачного для этих излучений диэлектрика с металлическими антеннами, ка>кдая из которых соединена с диодом, о т л и ч а ющ е е с я тем, то, с целью повышения выходной мощности и упрощения конструкции, на одной из поверхностей основания располо>кен введенный электропроводящий слой, прозрачный для видимого и инфракрасного излучений, а на другой поверхности основания расположен слой металла, антенны выполнены в виде стержней и размещены внутри основания, первый торец каждого стержня электрически соединен с электропроводящим слоем, а каждый диод образован слоем металла, соединенным через пленку окисла с вторым торцом

35 каждого стержня, при этом площадь пленки окисла соответствует площади торца стерж