Преобразователь солнечной энергии в электрическую и тепловую



Преобразователь солнечной энергии в электрическую и тепловую
Преобразователь солнечной энергии в электрическую и тепловую
Преобразователь солнечной энергии в электрическую и тепловую
Преобразователь солнечной энергии в электрическую и тепловую
Преобразователь солнечной энергии в электрическую и тепловую

 


Владельцы патента RU 2408954:

Савилов Сергей Вячеславович (RU)
Лунин Валерий Васильевич (RU)
Юрчук Александр Борисович (RU)

Изобретение относится к полупроводниковым преобразователям солнечной энергии в электрическую и тепловую. Преобразователь солнечной энергии в электрическую и тепловую образован из слоев монокристаллических кварцевых пластин с нанесенным на них флуоресцирующим полупроводниковым композитом. Композит представляет собой фталоцианин переходного металла с добавлением модифицированных углеродных нанотрубок и наночастиц самого переходного металла для поглощения световых квантов с последующей генерацией излучения с малым стоковым сдвигом. При этом обеспечивается преобразование энергии кванта света в электрический ток и в тепло при помощи углеродных нанотрубок, размещенных в нижнем слое. При помощи электродов, размещенных с торцевых сторон пластин, происходит отвод электрического тока. Изобретение обеспечивает увеличение КПД преобразования солнечного излучения в электрическую и тепловую энергии. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Изобретение относится к полупроводниковым преобразователям солнечной энергии в электрическую и тепловую и может быть использовано в производстве солнечных батарей, имеющих формирующие структуры на основе углеродных нанотрубок.

Известен преобразователь солнечной энергии в электрическую на основе гетероперехода между слоями халькогенида кадмия и меди n- и p-типов проводимости (SU 689483 А1).

Недостатками указанного преобразователя являются недостаточно высокий кпд и невозможность выработки электроэнергии при прекращении подачи электромагнитного излучения, например в ночное время.

Известен фотоэлемент, содержащий электроконтактную сетку-анод и металлическую пластину-катод с размещенными между ними прозрачным электропроводящим слоем и фоточувствительным слоем из прозрачного полупроводникового полимера n-типа с полупроводниковыми нанокристаллами p-типа и металлическими наночастицами (RU 2217845 С1, 2003).

Недостатком его является также недостаточно высокий кпд и сложность конструкции.

Наиболее близким является устройство для концентрации энергии солнечного излучения, в котором используют вогнутые зеркала, почти полностью отражающие падающее на них излучение; пучок солнечного света разлагается в спектр устройством для разложения света в спектр, например призмой или дифракционной решеткой; в качестве фотоэлементов, преобразующих энергию света в электрическую энергию, выступают фотопреобразователи с p-n-переходом, изготовленные из полупроводников с максимумами поглощения излучения, соответствующими различным длинам волн излучения (RU 57054 U1).

Недостатками его также является сложность изготовления и недостаточно высокий кпд, не превышающий 15%.

В основу изобретения поставлена техническая задача увеличения КПД устройства, преобразующего энергию солнечного излучения в электрическую и тепловую энергию.

Указанная задача решается с помощью совокупности существенных признаков п.1 формулы изобретения. Предпочтительный вариант осуществления изобретения приведен в зависимом пункте формулы изобретения.

Технический результат достигается тем, что преобразователь солнечной энергии в электрическую и тепловую представляет собой конструкцию с прозрачным в видимой области спектра и образованным из слоев монокристаллических кварцевых пластин с нанесенным на них флуоресцирующим композитом, представляющим собой фталонианин переходного металла с добавлением модифицированных углеродных нанотрубок и наночастиц самого переходного металла для поглощения световых квантов с последующей генерацией излучения с малым стоковым сдвигом для преобразования энергии инициирующего кванта света в электрический ток и в тепло при помощи углеродных нанотрубок, размещенных в нижнем слое, а электроды размещены с торцевых сторон пластин для отвода тока.

Возможны и другие варианты выполнения, согласно которым необходимо, чтобы

слои монокристаллических кварцевых пластин образовывали сэндвичевую структуру.

Указанные признаки являются существенными и взаимосвязанными между собой причинно-следственной связью с образованием совокупности существенных признаков, достаточных для достижения технического результата.

Настоящее изобретение объясняется более подробно с помощью прилагаемых чертежей и описания, приведенного ниже.

Краткое описание чертежей:

на фиг.1 изображены слои кварцевых пластин;

на фиг.2 изображена одна из кварцевых пластин;

на фиг.3 изображена нижняя кварцевая пластина элемента;

на фиг.4 изображена сэндвичевая структура из кварцевых пластин;

на фиг.5 изображена солнечная батарея.

Согласно заявленному изобретению преобразователь световой энергии в электрическую и тепловую представляет собой конструкцию 1, прозрачную в видимой области спектра, поэтому его собственное поглощение невелико. Суммарное пропускание конструкции 1 в данном диапазоне составляет не ниже 20%. Конструкция 1 образована из слоев монокристаллических кварцевых пластин 2 с нанесенным на них флуоресцирующим (полупроводниковым) композитом 3 (фиг.2). Флуоресцирующий полупроводниковый композит 3 представляет собой фталоцианин переходного металла, в который добавлены модифицированные углеродные нанотрубки и наночастицы самого переходного металла, что позволяет поглощать световые кванты с последующей генерацией излучения с малым стоковым сдвигом для преобразования энергии инициирующего кванта света в электрический ток, имеются также в солнечной конструкции 4 электроды 5, размещенные с торцевых сторон кварцевых пластин 2 для отвода тока. Для преобразования энергии инициирующего кванта света в тепло в солнечном элементе 4 нижний слой 6 выполнен в виде углеродных нанотрубок 7. Слои монокристаллических кварцевых пластин 2 в солнечной конструкции 4 могут образовывать сэндвичевую структуру из набора кварцевых пластин 2 по 30-40 слоев в каждом наборе (фиг.4).

Преобразователь световой энергии работает следующим образом: световые лучи падают на монокристаллические кварцевые пластины 2. Принцип работы устройства основан на поглощении световых квантов флуоресцирующим полупроводниковым композитом 3, состоящим из фталоцианина переходного металла, в который добавлены модифицированные углеродные нанотрубки и наночастицы самого переходного металла. Такое выполнение позволяет поглощать световые кванты с последующей генерацией излучения с малым стоковым сдвигом и преобразовывать энергию инициирующего кванта света в электрический ток и тепло. Электрический ток в солнечном элементе 4 снимается с электродов 5, размещенных с торцевых сторон кварцевых пластин 2. А теплоотвод может быть произведен от нижнего слоя 6, выполненного в виде углеродных нанотрубок 7. Таким образом, описанное выше устройство позволит повысить КПД преобразования световой энергии, в частности солнечной, в электрическую и тепловую.

Полезная модель соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость», поскольку его реализация возможна при использовании существующих средств производства с применением известных технологических процессов.

1. Преобразователь солнечной энергии в электрическую и тепловую, представляющий собой конструкцию с прозрачным в видимой области спектра и образованным из слоев монокристаллических кварцевых пластин с нанесенным на них флуоресцирующим композитом, представляющим собой фталоцианин переходного металла с добавлением модифицированных углеродных нанотрубок и наночастиц самого переходного металла для поглощения световых квантов с последующей генерацией излучения с малым стоковым сдвигом для преобразования энергии инициирующего кванта света в электрический ток и в тепло, теплоотвод производят при помощи углеродных нанотрубок, размещенных в нижнем слое, а электроды для отвода тока размещены с торцевых сторон пластин.

2. Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что слои монокристаллических кварцевых пластин образуют сэндвич-структуру.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области конструкции и технологии изготовления оптоэлектронных приборов, а именно полупроводниковых фотоэлектрических преобразователей (ФП).

Изобретение относится к солнечной установке с устройством солнечных модулей, которое имеет множество размещенных в одной плоскости солнечных модулей для преобразования солнечного излучения в электрическую энергию, и с регулирующим устройством для позиционирования, в зависимости от положения солнца, устройства солнечных модулей, причем устройство солнечных модулей установлено с возможностью поворота вокруг, по меньшей мере, одной оси поворота.

Изобретение относится к преобразователям энергии электромагнитного излучения в электрическую энергию и может быть использовано в производстве солнечных элементов.

Изобретение относится к конструкции многоэлементных (матричных) фотоприемников. .

Изобретение относится к области конструкции и технологии изготовления фотоэлектрических преобразователей (ФП). .

Изобретение относится к полупроводниковой технике, а именно к фотоэлектрическим преобразователям (ФП) для прямого преобразования солнечной энергии в электрическую энергию с помощью солнечных батарей.

Изобретение относится к гетероструктурам полупроводниковых приборов, в частности, обеспечивающих прямое преобразование энергии солнечного излучения в электрическую.

Изобретение относится к области конструкции и технологии изготовления оптоэлектронных приборов, а именно полупроводниковых фотоэлектрических преобразователей (ФП).

Изобретение относится к электронной технике, а именно к приборам, преобразующим энергию электромагнитного излучения в электрическую, и технологии их изготовления, в частности к полупроводниковым фотоэлектрическим генераторам.

Изобретение относится к источникам свободных электронов. .

Изобретение относится к нанотехнологиям и может быть использовано при получении углеродных наноматериалов, в частности наноалмазов, фуллеренов и углеродных нанотрубок.

Изобретение относится к технологическим процессам для получения технического и наноструктурированного углерода в виде многослойных углеродных нанотрубок и волокон методом взрыва.

Изобретение относится к способам получения фотокатализаторов. .

Изобретение относится к способам получения фотокатализаторов. .
Изобретение относится к нефтехимической и химической промышленности, в частности к созданию катализатора конверсии метана, способу его получения и способу превращения метана в ароматические углеводороды в неокислительных условиях.

Изобретение относится к производству фильтрующих антибактериальных материалов и может быть использовано для комплексной очистки воды, водных растворов и других жидких сред.

Изобретение относится к области конструкции и технологии изготовления оптоэлектронных приборов, а именно полупроводниковых фотоэлектрических преобразователей (ФП).

Изобретение относится к области синтеза оксидов металлов, в том числе сложного состава, в нанодисперсном состоянии и может быть использовано в процессах синтеза тугоплавких керамических матриц композиционных материалов и высокотемпературных покрытий, в химической промышленности, для создания авиационной и ракетной техники, получения активных катализаторов для гетерогенного катализа, материалов химической сенсорики, для синтеза сверхпроводящих и магнитных материалов, керамических пигментов, стекол, лазерных, оптических материалов.

Изобретение относится к установке для газопламенного напыления наноструктурированного покрытия и может быть использовано для упрочнения поверхностей изделий. .

Изобретение относится к стабильным фармацевтическим составам наночастиц
Наверх