CN101501979A - 与球形光伏电池弹性连接的微型集中器 - Google Patents

Abstract

使用小尺寸的光学器件，小的光伏电池具有热分布表面，可实现非常高的集中及随后半导体的高度利用。离散光电二极管可被形成为具有高性能特性、精确尺寸及低成本的球形及其它几何形状的电池。本发明通过使用离散光伏电池的几何形状定位它们、将它们弹性电安装、耦合到耐火和/或反射光学器件的小集光器***，及形成到那些光电二极管的电网络连接，可靠地对热膨胀进行调节，及以低成本形成可靠的电功率阵列。电连接器和网络可形成反射光学器件及除热***的一部分。电互连***还可形成自校正及容忍点故障的可靠网络。

Description

与球形光伏电池弹性连接的微型集中器

发明内容

在晴朗的晴天，太阳在每平方米行星表面大约照射1000瓦特的能量。太阳能转换为电能将可能是对地球上日益增加的能量需要的理想能源解决方案。太阳能的主要限制是***成本高。目前，最好的光伏电池***已实现大约$2/瓦特，然而，为与传统能源竞争，必须使成本降低4倍，即成本为$0.5/瓦特。

几乎太阳阵列的全部成本均是由于在当前太阳电池装置中使用大量昂贵的半导体。目前的太阳电池技术使阵列昂贵、效率低，有时还不可靠。本发明的创新在于大规模生产具有弹性接触件的电池阵列的方法，其还集中光以更好地利用昂贵的半导体，同时没有过热、不降低效率，用小的离散光伏电池即可实现有效的热量排除。因此，可减少***的半导体成本元件。如果每单位面积集中光学器件的成本远低于半导体的成本，则光伏电池的每单位面积的总成本、产生电能的成本得以降低。发明人已估算，由于微型光集中***的成本远低于半导体的成本，相比目前的光伏电池，可实现材料成本降低四倍到几百倍。

产生数千个离散光电二极管的光伏阵列的实践层面已导致在一温度范围可靠且有效地电及热连接到数千个离散半导体的难题。发明人已发现，试图产生通过应力和裂化安装在塑料衬垫上的长串硅酮光电二极管由于组件中不同的装配热膨胀而失败。在本专利中，弹性电及热接触件用于将半导体保持在合适位置、使组装好的***能弯曲、及经历宽的温度变化范围但在温度系数范围内不同材料之间不会出现接触分开或机械分解的情况。定期改变衬底上的电接触件和电路的方向的几何结构也可用于避免由于***的不同热膨胀或挠曲而在电接触件中累积产生应力，从而保持电接触件处于弹性状态。电接触件可被焊接在一起同时仍然保持弹性压缩在焊料或焊接点上以防止电接触件由于热膨胀和机械振动而在焊接点中产生应力。弹性接触件使在组装阵列时构建各个组成部分时公差可以较大。

微型集中、有效及散热概念来自简单的观察，即较小的光学器件如叶上的雨滴可将数百倍的阳光集中在小点内而不会在热量上使叶子燃烧。通过集中阳光，太阳电池可更有效及更节省成本地运行，使用昂贵的半导体材料将它们变换为实际的光伏阵列，其可制造为多个离散的电池、电连接并与微型集中反射镜和透镜配合(美国专利5,482,568)。发明人已建立几个集中器***测试前述概念。相比于没有集中光学器件的光伏电池，使用2cm直径的圆柱形玻璃棒、薄片铝后向反射器、及2mm宽结晶光伏电池的太阳集中器***的能量输出增加7倍。在光伏电池中由于光集中而有可以忽略的有害温度上升。在另一实验中，发明人已观察到，显微镜物镜在硅酮光伏电池上的18微米的聚焦点实现34000sun的光集中，而温度仅升高2度。由于更高的光集中在光伏电池上的单一点内光伏电池的性能仅降低3％。因此，使用小尺寸的光学器件、小光伏电池及热分布表面，可实现非常高的集中进而实现半导体的高度利用。本发明致力于以低成本可靠地形成极大数量的光集中器及各个电池从而形成实际的能量***的实践层面。与先前的美国专利5,482,568一样，电连接器可形成反射光学器件的一部分。该电互连***还可形成可靠的网络，其容许局部点失效。

附图说明

图1为电介质材料中的槽

1-电介质材料

2-槽

3-平坦侧

4-圆形侧

图2为成形接触槽或孔的截面图

10-外表面上的电子导体

11-电介质衬底

12-平坦侧上的第一电子导体涂层

13-槽

14-槽的圆形侧上的第二电子导体

15-材料的外平部分上的电子导体

16-成形孔的底部

17-弹性衬底薄膜

图3为保持球形光电二极管的成形接触槽或孔的截面图

20-第一外电导体

21-电介质衬底

22-槽中的第一电导体

23-球的内掺杂区上的接触件

24-外掺杂层

25-球的掺杂内部

26-球上的外掺杂区上的电接触件

27-槽的外弯曲段上的电接触件

28-电介质衬底外表面上的电接触件

29-球形半导体的抗反射涂层

30-槽粘合剂或硅酮涂层底部

31-槽或孔

32-小球的平坦侧

33-槽的平坦侧

图4为保持球形光电二极管的具有平坦侧的半球形成形孔

35-导体涂层

36-孔的平坦处上的导体涂层

37-电介质衬底中的孔

38-电断开部分

39-外表面上的电导体

40-孔的球形侧上的电连接导体

图5为玻璃模制透镜/反射镜光学器件***的例子

49-透明电介质密封剂

50-透明透镜/反射镜光学器件2D或3D

51-反射镜位置上的电导体

52-半导体

53-半导体上的第二接触件

54-电导体及外串联阵列接触件

55-相对侧电接触件上方的电导体

56-保护性背板

57-电介质密封剂

58-抗反射涂层和玻璃防护剂

59-电介质密封剂

图6为阵列的后向反射器电池连接

60-折射材料

61-上透镜

62-下反射镜

63-光电二极管杯

64-外电导体

65-半导体

66-电介质衬底

67-背板或涂层，可以是反射器或散射器

68-背面涂覆反射器或散射器

69-成形槽

85-硅酮橡胶密封剂

图7为球形光学器件

70-上透镜截面

71-电导体和反射镜的截面

72-透明材料截面

73-与半导体球接触的电接触件

74-半导体球

75-与球接触的圆形侧电接触件

76-与球接触的几个电接触件的截面

77-电接触件涂层

78-具有PN结和电接触件的半导体球

79-电断开部分

80-第二电接触件

81-电池之间的六边形分隔。该电池也可是正方形包装。

图8为当球组合在薄膜阵列内时的电接线

90-模制电介质衬底

91-导电薄膜

92-平坦侧上的电接触件及内材料

93-内掺杂半导体

94-外掺杂层

95-外掺杂表面上的接触件

96-圆形侧接触件

97-接触件电极

98-将不与孔上的锐利方形侧配合的翻转的半导体

99-外表面掺杂层

100-内掺杂层

101-平坦侧电接触件

102-平坦侧接触件

103-具有平坦侧孔电介质的模制半球也可以是闪烁体

104-圆形侧电接触件

105-静电传导薄膜

106-外表面变黑的后向反射器或散射器

107-变黑的外表面

108-模制槽或孔

图9为夹在透镜/反射镜之间的折叠薄片

110-成形透明透镜和反射镜

111-电连接小片

112-导电涂层

113-电介质衬底

114-背面金属板

115-半导体球

116-电输出连接

117-抗反射涂层或TiO₂和/或抗刮擦或耐磨损或其它最佳集中方案或紫外光滤光器

118-电子电路或电池

119-热相变化材料

120-绝缘容器或盒

121-风扇电机或执行机构

122-气流

123-风扇或阀

124-热管或热循环***

125-变黑的背表面

126-光耦合及密封材料

图10A为透镜及后向集中平面***

109-气隙

127-电介质衬底层

128-弹性层

129-与透镜表面成低角度的光线

130-透镜

131-光线

132-光电二极管

133-光电二极管衬底表面及电极

134-电断开部分

图10B为菲涅耳透镜和后向集中平面***

125-第二电极和光反射器

136-光线

137-菲涅耳透镜

138-光电二极管

139-电介质衬底

140-第一电接触件和反射器

图10C为单一抛物线及前表面集中平面***

141-透明电介质窗口

142-光电二极管

143-光线

144-电接触件

145-抛物线反射器

162-空气或透明介质

164-透明电极

图10D为Cassigranian光学器件及后向集中表面平面***

146-透明窗口

147-第二反射器

148-光线

149-第一反射器

150-光电二极管

151-电导体

152-电介质衬底

153-空气或透明介质

图10E为梯度折射率集中透镜(GRIN透镜)及后向集中***

155-高折射率层

156-第二最高折射率层

157-第三最高折射率层

158-光线

159-电导体

160-光电二极管

161-最低折射率

图10F为光谱扩展红-绿及倾斜光学器件***

注意：应当指出及可能图示的是，在该倾斜光学器件方案中也可使用光栅及全息光谱扩展。

165-光线

166-具有高色象差(或干涉光栅)的折射材料

167-电接触件和反射器

168-绿光光电二极管

169-蓝光光电二极管

170-红光光电二极管

171-红光光线

172-绿光光线

173-蓝光光线

图11与半球形分层光电二极管堆联系的色象差

174-抗反射涂层

175-光线

176-透镜

177-蓝光光线

178-红光光线

179-红光焦点

180-蓝光光电二极管层上的蓝光斑点或区域

181-红光光电二极管层

182-中心电接触件

183-外层接触件

184-绿光吸收层

199-绿光光子

图12A为两边接地分层球形光电二极管堆

270-外缘接触件

271-外光电二极管层

272-中间光电二极管层

273-中心电接触件

274-中心光电二极管层

275-中心电接触件

图12B为用于两边接地电池或单边接地电池的边到边及边缘接触夹

280-电接触件

281-边缘电接触件

282-外光电二极管层

283-中间光电二极管层

284-中心光电二极管

285-中心电接触件

286-中心电接触件

287-电接触件

288-电介质衬底

289-背面电接触件

290-中间光电二极管层

291-外光电二极管层

292-外缘电接触件

293-模制玻璃罩透镜或反射镜

294-弹性透明界面材料

295-电介质材料中的槽或空腔

图13A为在低摩擦系数表面上对准的非对称半球

185-声源

186-声波

187-Teflon表面

188-成形半导体小球

189-小球的平坦侧

190-背面电表面

191-高压电源

192-电接地

193-推送板或栅格的上接地表面

图13B为低摩擦系数表面上的推送器及对准的半球

200-推送板

201-板上对准的球

202-推送板上的成形槽

203-推送板上的半球形凹口

204-Teflon表面一电介质

205-金属板

图13C为将对准的半球注入电接触夹的推送器

210-电介质衬底夹

211-电接触件和反射镜

212-成形空腔

213-非对称光电二极管小球

214-电接触件

215-在成形推送器底部处的硅酮橡胶接触表面衬垫

216-推送板

217-Teflon薄膜

218-背板

219-电介质成形衬底及反射镜上的第二电极

220-小球平坦侧上的第二接触件

221-小球的平坦侧

222-推送板上的成形空腔

图14为与成形透镜反射镜电路夹中的光电二极管中心平坦处点接触及侧面接触的截面图

230-外部透明抗反射及保护性涂层

231-耐火电介质材料透镜-反射镜

232-电介质透光粘合剂或光耦合材料

233-半导体光电二极管

234-透光粘合剂或光耦合材料

235-具有低摩擦系数的电介质涂层

236-具有低摩擦系数的电介质涂层

237-边缘接触电极

238-边缘接触电极

239-背面电介质衬底及电接触件隔离层

240-中心导电中心接触件

241-背面电介质衬底

242-电接触件及到光电二极管中心接触件的电路

243-经光电二极管中心接触件及相邻光电二极管的边缘接触件的电连接

图15为光伏阵列的等效电路的示意图

250-输出连接，运行时的正极性

251-总线电连接

252-光电二极管

253-电介质绝缘体热敏电阻或压敏电阻上的细丝或金属薄膜

254-反向电流检测二极管

255-总线电连接

256-运行时负极性的电连接

257-旁路二极管

258-电介质或压敏电阻上的薄膜电导体

具体实施方式

描述附图

本发明的几个典型实施例在下面的框架中说明。在这些附图中，将示出几种组合变化及结构。在图1中，在电介质材料中切割槽，或者槽由如钠钙玻璃的材料模制。玻璃槽在一侧形成为平坦部分3及在另一侧形成为弯曲部分4以与图3中所示的侧面开槽半圆形球的曲率匹配。槽2在平坦侧3上可具有微小的斜度以适应半导体的小安装偏差及使半导体球与槽2呈现紧楔配合。其它电介质材料的例子为：

·聚芳酰胺塑料：(Asahi-Kasei Chemicals Corporation Co.Ltd.Aramica Division，1-3-1 Yakoh，Kawaski-Ku，Kawasaki City，Kanagwa210-0863　Japan)

·聚酰亚胺塑料：DuPont Films，HPF Customer Services，Wilmington，DE　19880

·硅酮橡胶：

　184　Silicone Optical coupling adhesive DowCorning，Dow Corning Corporation，Auburn Plant，5300 11 Mile Road，Auburn MI 48611 USA

·EVA 

(乙烯-醋酸乙烯)：DuPont Corporation，Wilmington，DE 19880

在图2中，示出了电介质11的截面图，槽13在所述电介质中切割或模制而成。该图2还可用作通过圆形半球形孔保持单一半导体小球的截面的例子。在该图2中，弹性衬底薄膜17如硅酮橡胶(

184硅酮光耦合胶粘剂)沉积在电介质玻璃衬底材料11中的槽13内并被使得固化。导电薄膜10、12、14、15如金、铂、钯、银、锡、铝、锑、铅、铜、锌、钛、钼、钽、钨、镍、碳、硅、铁、铬、钒、铌、镐、铟及这些材料的合金或导电化合物如氧化锡、氧化锌或掺硼金刚石真空蒸发在弹性薄膜17上。导电薄膜12、14部分沉积在槽13内。当半导体小球稳固地处于适当位置时，导电薄膜与半导体小球接触件的接触点12、14将靠近槽边缘的顶部。电接触薄膜12、14不沉积在电介质衬底、槽的底部16上。导电薄膜12、14中的该间隙16在半导体安装时形成电断开部分。孔13的平坦电极表面12和弯曲电极表面14与光电二极管的相应平坦和弯曲电极接触将形成半导体小球的运动学安装，如图3中所示。

在图3中，示出了球形半导体小球25、24、29、26放入电介质21的槽31内的截面图。光电二极管小球32如

硅酮光电二极管(商标为

，Kyosemi Corporation 949-2 Ebisu-cho，Fushimi-kuKyoto-shi 612-8201 Japan)的平坦侧与槽33或孔的平坦侧对准。当所述小球被正确对准时，其应滑入槽31或孔31内并能够几乎完全填满所述孔31地配合。当具有平坦侧的球形小球未相对于孔或槽31对准时，小球应始终不能够滑入孔或槽31内。这种与钥匙类似的特征避免连接电池的相反极性并使可能使用声音振动小球或振动衬底21从而将小球25、24、29、23、26“摇”到适当的方向并对准使得半导体小球放入槽中，最好电接触件23、26与槽或孔31的薄膜接触器32、27接触。通过在孔或槽31的底部处具有一薄层粘性、静电或吸能表面32，当小球已正确与槽配合时小球将呆在孔或槽31中并与槽底部接触。槽可以是更大的薄板框架的一部分，在与小球配合期间所述薄板框架被撬动打开，及在小球全部处于适当位置并填塞到槽中时，更大的薄板框架可被释放，从而在小球上产生夹紧力并电接触。

在运行中，光穿透P/N结掺杂层24、25区域中的半导体小球24、25从而产生电子-空穴对(里面的P掺杂区25和外面的N掺杂半导体24)。电子对的分隔在小球的平坦部分33上产生正极性、在小球的外接触件26上产生负极性。可进行向P/N结提供电压和电流的相反过程，光电二极管可产生具有电子空穴对复合的光。P材料25及电接触件23或电极22可形成热电偶的一个结。N材料24、电接触件26和电极27可形成热电偶的另一结。如果半导体结25、24由光或红外辐射加热，接触件被设计成具有足够的耐热性以使半导体结25、24的温度相比于电极散热片20、28升高并具有来自半导体25、24电极接触点26、23和电极20、28的温度梯度，Seebeck(塞贝克)效应将跨电池产生电压。这些电池可像光伏电池那样串联连接并产生电能。如果电流以相反的方向通过这些电池，对于塞贝克效应，结24、25将从电极20、28消除热并通过Peltier(帕耳帖)效应加热半导体结24、25。电接触件26和23可被形成为具有低热导率如将它们形成为点接触及电介质隧穿层。具有低热传输的其它可能的电接触件是部分用电介质形成接触件26并具有非常靠近的电极从而使能出现真空间隙隧穿以将电子从N层24移到电极27。从衬底21和两个电极20、28的子层19、34到半导体小球接触件23、26上的弹性压缩保持这些部件之间的接触尺寸，同时***可经历温度范围，电极20、28、衬底21和半导体24、25之间的膨胀系数可以非常不同。之后，半导体小球组合在槽或孔31中成为更大的电池阵列的一部分，这些电池耦合到光学器件并在光伏阵列、发光二极管、热电偶或Peltier致冷器或热离子转换器的串联和并联电路中电连接28、20。在槽31的底部，粘合剂30用于将电池紧固在槽内。粘合剂30如184可透光并用作衬底材料21和半导体小球32之间的光耦合材料，这在阳光通过衬底21进入半导体小球32时是合乎需要的。粘合剂30也可与小球外面的抗反射涂层29(抗反射碳氟化合物涂层，MihamaCorporation，1-2-8 Toranomon，Minato-ku，Tokyo 105-8437 Japan)一起用作抗反射涂层。应当提及的是，半导体棒25也可在该槽几何结构中使用。

在图4中，示出了与小球形状配合的孔37及电连接36的例子。所述孔具有平坦区域，电接触薄膜35沉积在平坦区域上，电介质38(电断开区域38)被遮蔽，第二电接触件39被示为涂覆孔37的圆形侧40。

当图3截面图中示出的非对称半导体小球放在孔37中时，如果小球的平坦表面36和球平行，则仅使能滑入所述孔。

在图5中，示出了半导体球阵列52用电接触件54、51、53、55连接到透明光学透镜/反射镜50的截面图。光电二极管阵列通过涂覆成形玻璃件50形成，所述玻璃件具有弯曲透镜外区域，前表面58上有抗反射涂层。玻璃50的背侧成形为集中反射镜。反射镜涂层和导电薄膜51、53、55涂覆在玻璃50的背面表面上。玻璃或透明材料EVA50的背侧具有用于半导体小球形成于其中的槽49，该槽成形为使得当成形半导体小球楔入槽中时所述槽弹性地保持所述小球。在所述小球与槽壁的金属-金属接触点处槽壁的大约5度斜度的锥度将确保所述小球不能滑出所述槽，因为摩擦力远高于滑出楔形结构的力。反射镜涂层和电极54、51、53、55用角控真空蒸发、喷墨印刷、或角控等离子体喷射进行沉积以涂覆反射镜反射区域但不涂覆玻璃50中的槽49的底部从而在电极之间形成电断开部分。该未涂覆的区域49透光。适于反射镜反射器电极54、51、53、55的薄膜通过用锡涂覆玻璃形成，所述锡之后氧化为氧化锡以变得透明。半导体球52被***和楔入玻璃的槽内。成形后盖板放在光电二极管阵列的上方并用硅酮橡胶密封剂胶粘到玻璃光学器件和二极管阵列。背板、反射器及散热片56的置放通过背板56的电介质薄膜59在半导体球上施加弹性压力。电介质材料59可以是硅酮橡胶或聚酰亚胺，也可以是将背板连接到电极54、51、53、55、半导小球52和玻璃50的胶粘剂。胶粘剂也可透入半导体52和玻璃50之间的槽49内并用作玻璃和半导体49之间的折射率转变材料。密封剂也放在外周或阵列处以密封半导体免受灰尘和污垢。铝背板可具有面向太阳电池的明亮抛光表面或白色散射表面。背板的外表面可具有涂层如黑色硅酮涂料以帮助背面辐射区保持背面冷却。硅酮橡胶密封剂也可用于密封电池的背侧并确保电池和背面之间的良好热接触。电极54、51、53、55和半导体小球52之间的电接触可通过在真空炉中或具有电偏压的闪光灯照射加热组件以产生焊接所有接触件的大电流进行确保。其它可能的接触件紧固方法为给接触件的超声波脉冲能量，其通过玻璃或硅小球将热量引导到界面接触件。电路54、55边缘的焊接铅可与超声波脉冲联系。

在图6中，示出了将硅半导体小球65放在背表面66上的另一安装结构。在该设计中，背表面66为挤压成的玻璃板、聚酰亚胺或轧压或冲压成的钢或铝板67，其用电介质如玻璃66涂覆并在其中形成硅酮小球定位槽69。槽69具有银或锡导电涂层64，其上涂覆真空蒸发的表面，及槽69具有通过遮蔽或槽肩阴影形成的间隙。反射材料如银、锡或白色散射材料的外表面涂层67可涂覆衬底66的背侧，如果电介质透明或半透明，其将用作经过绝缘间隙69的光的反射器。在外表面67上可添加黑色辐射涂层68。在一些情况下，可省略黑色辐射涂层68和反射涂层67，通过电池65的光可用于照亮阵列下方的空间。

在该设计中，光集中***在挤压成的玻璃板60上。其具有上部透镜61、下部反射镜阵列62及形成为宽松装配在硅半导体光电二极管65周围的槽63。为形成完整的阵列，玻璃板60用胶粘剂如硅酮橡胶密封剂85沿外周及可能在光电二极管65和玻璃60之间附着到光电二极管区域。如果硅酮橡胶密封剂85如

184透光，则其可遍布阵列置放以用作光耦合界面。该阵列的电输出经过导电薄膜64并通过阵列边缘输出。

图7为具有三维光学器件的光集中结构。在该图中，透镜70和反射镜71包装成六边形图案81。其它可能的图案为正方形和三角形。光集中器70由玻璃72模制而成。上表面70形成透镜阵列，下表面形成反射镜71和散热片。

使用玻璃-空气界面70的全内反射。导电薄膜如氧化锡71、76涂覆在反射区域77、80上的玻璃表面上及成形孔73、75内。

两个电极77、80在玻璃反射器的任一侧上由玻璃反射器72上的间隙79分隔。

半导体球74、78在玻璃反射镜端部处***成形孔73从而与两个电极71、76接触。绝缘间隙79可通过在玻璃反射镜72的侧面模制通道然后用定向导电材料源77、80涂覆玻璃反射器形成，所述导电材料将不填充间隙79的阴影区。绝缘间隙79可通过在玻璃反射镜的侧面模制通道然后用定向源涂覆在玻璃72内，所述定向源将不涂覆间隙79的阴影区。在运行中，来自太阳的光通过透镜70聚焦并自反射镜71、76、75、77、79、80反射到光电二极管电池74、78上。透镜70和反射镜71、76的集中能力越高，阵列需要指向太阳的精确度增加。对于低的集中，大约4倍，大约1.5折射率的玻璃72充分折射来自非垂直射线的光使得集中器阵列有效地集中来自太阳的光而不需要追踪太阳。不直接聚焦到光电二极管74的光如通过云层的散射光可在反射表面71、76上反射，并部分到达光电二极管74。集中光伏阵列可被固定、安装、倾斜以使中午时的输出及纬度角最大。这些类型的低集中集中器光伏阵列的应用可用于结构安装和非太阳追踪安装。微型反射镜不必须垂直在表面上，在一些设计中，反射镜在阵列中可被倾斜以在外表面必须处于与日射角无关的规定角度时使功率输出及性能最大。

在图8中，示出了当电池***薄的柔软衬底时光伏电池及微型集中器的布置。在该布置中，具有槽或孔108的衬底电介质隔膜90通过复制主表面、固化然后移离主表面形成。之后，电介质复制物90用定向或表面涂层91、97、105涂覆，仅涂覆槽或孔108的外表面及边缘96、102、104。在孔108的情况下，电间隙可通过衬底90的沟槽或压痕区103提供，其它可能的技术为丝网印刷、喷墨印刷、等离子体喷射涂覆、电镀、金属涂层91、96、97、102、104、105如银粉或锡粉、导电薄膜的真空沉积。这些导电涂层91、96、97、102、104、105在其之中可具有微粒或按它们形成与半导体光电二极管92、93、94、95、101、100、99、98接触的可靠导体的方式固化。多种纹饰、造窝、基座、纤维、凹槽、切口及弹性多形表面均可模制在复制物表面接触件96、102、104内以帮助实现与微粒光电二极管接触件92、95、101、98上的触点接触的弹性电接触表面。复制物表面91、96、97、102、104、105还可包含纤维和/或使导电纤维置于其中。形成电接触件91、96、97、102、104、105的另一方法是将导电箔、丝、纤维、导电网、导电纤维基体或粉末层压在电介质衬底内。下一构造步骤为用银、锡、钛(背面反射器106)或白色散射薄膜涂覆模制电介质90的背侧。这可以是加有二氧化钛微粒的硅酮涂料。在背面反射器106的外表面上沉积保护性及热辐射薄膜107如加有碳黑或氧化钛微粒的硅酮涂料，其可发射红外线并以辐射方式从阵列背侧除热。具有掺杂99、94的光电二极管球100、93和导电接触点92、95、101、98放在所述结构的槽或孔中。通过适当地形成电介质衬底90和电接触件102、104，光电二极管球100将仅单向弹性地安装在槽或孔108中且仅实现与阵列中的另一光电二极管93接触的适当电接触件。当光电二极管阵列被连接时，所述阵列可置于真空炉中以退火接触件91、96、102、104、92、95、101、98并可能将接触件焊接在适当位置。为保护及将光电二极管阵列组合为更大的模块***，它们可被施以氯氟碳化合物或用硅酮橡胶密封剂涂覆并层压到玻璃板上，如图10A、10B、10C、10D、10E、10F所示。电池可被定位和夹在具有沟或槽的玻璃透镜和反射镜之间，所述槽的位置适于将光电二极管球保持在透镜反射镜组件的焦点或集中点处，如图9中所示。

在图9中，多个组成部分均可与微型集中器光伏阵列组合以形成功率***。除热及存热可与光伏阵列的多余热量的管理组合并提供光伏阵列的热管理。微型集中器光伏阵列在图9中用截面图的方式示出，具有组成部分：抗反射涂层117、模制玻璃透镜110、界面层126、反射器112、弹性底层及电介质衬底113、导热衬底114、辐射涂层125及光伏阵列的背表面。辐射涂层125可被使得粗糙不平以具有纤维、翅片、***、脊或窝从而增加对流热传递。所述涂层可具有高红外发射能力如二氧化钛和碳黑或石墨微粒加入硅酮橡胶涂料中。应提及的是，模制玻璃110可具有平坦外表面，这可使得其易于保持清洁而没有污垢。当所述阵列被装配在电池的玻璃和反射镜阵列之间时，它们在或高于阵列的最大工作温度用胶粘剂如

强压在界面层中并在该温度固化。相比于反射镜阵列112、113、114、125及玻璃110由于胶粘剂126膨胀系数更高，胶粘剂在工作温度时将收缩并处于张力之下。该界面层中的这种张力将拉反射镜112、电介质底座113、导热衬底114并保持接触件压在半导体小球115上。电流从小球115上的串联连接的接触件112收集并传给阵列侧面。来自光伏阵列的电输出示意性地示为正端子116和负端子111。外壳120可放在光伏阵列125的背面。该外壳120可以简单地为烟道以引导对流气流通过光伏阵列125或可以是循环液体122如氟碳化合物、酒精或水。使对光伏阵列125的腐蚀影响最小的典型布置是使用风扇121、123抽吸的空气122通过光伏阵列125，加热后的空气122用于结构加热。风扇或泵121、123可在冷却光伏阵列125或将热量传给结构必要时运行。光伏阵列的脊或不平的外部125相较平坦光伏阵列实现更好的从光伏阵列到流动液体122的热传递耦合。相变材料119可放在阵列125的背面或放在流体通风***120中以吸热并将热量存在***中从而稳定温度。DC电输出116、111可连接到电转换***118，其优化光伏阵列的性能并将电输出转换为合乎需要的电输出如110伏特交流电。电容器、可逆燃料电池和/或电池可组合在电转换***118内以邻近阵列125保存电能。热管***120、124可组合在光伏阵列125的背面以将多余热量有效地传给结构。热管120、124可具有为使热管产生恒定不变的高压密封由工作液体124和弹性壁120的杂质设定的沸点从而设定热管的沸点仅在阵列温度用于传给结构时除热。

多种涂层117如二氧化钛薄膜的红外及UV吸收薄膜，如TPXsol^TM二氧化钛涂层(Kon Corporation，91-115 Miyano Yamauchi-cho，Kishima-gun Saga prefecture，Japan)可施加到玻璃外表面以降低光电池上因未利用的红外日光辐射引起的热通量，使半导体的带隙轰鸣。抗反射涂层117可以是如二氧化钛的材料，其吸收UV光并光催化地氧化玻璃外表面上的有机材料以保持表面透明并减少可能的对玻璃110和光伏阵列1115、112、113、114、125的UV损害。

图10A、10B、10C、10D、10E、10F和10G示出了可连接到弹性接触的电池的多种备选光集中***。

在图10A中，示出了透镜阵列130，光电二极管132精确布置在弹性接触件133中。透镜阵列之间的气隙109用于绝热，其中该阵列可用作玻璃窗口或天窗。电接触薄膜可以是透明的氧化锡。接触断开部分134在电池之间示出，还示出了弹性电介质如硅酮橡胶层128和透明电介质衬底127如扁平模制玻璃板。在该结构中，光131通过透镜阵列130聚焦在半导体132上，而不从反射镜电极133反射。该***不捕获未到达光电二极管132处的焦点的光。因此，如果电接触件133为反射或透明接触件，其它透镜表面130将反射与表面成低角度129的漫射光或使其通过阵列。光透射光学结构可用于室内照明如天窗或窗口，在那里直接阳光被捕获，而与表面成低角度的光129如早晨或夜间的光、从云层散射的光及大气的散射光未到达光电二极管132并传入室内。在该例子中，半导体接触件133被示为在平坦衬底127上，但其可以是成形衬底127，其有助于保持所述半导体并使用从成形电极133反射在弹性层128和衬底127上的光以收集到半导体132的光。可能的附加特征是使弹性层部分128为磷光体或闪烁体并将在该层吸收的光转换为磷光体或闪烁体的特有发射光。闪烁体材料的例子为蒽(anthacene)，其可溶解和散入聚合物或橡胶中(Pfaltz andBauer，172E.Aurora St.Waterbury CT06708)。磷光体的例子为硫化锌(ZnS)，其用铜或银掺杂剂激活。磷光体的另一例子为钇铝石榴石晶体，其将蓝光转换为黄光。所述特有发射光以所有角度发射，但由于弹性材料板128的全内反射及从电极127反射和衬底材料127内反射，光被传给光电二极管，其中弹性层128改变角度和厚度。相比于磷光体使用闪烁体的优点在于其不吸收其自身的特有光及较低能量的光子，因而其可用在传输部分130、109和弹性层128中以使较低能量的光子通过光学器件聚焦。由于内反射及低的特有光吸收，闪烁层可有效地从光学部件130、109、128的大区域或体积收集转换后的光并将其传给光电二极管132。磷光体和散射体预计将用在非透射部分上如电极133、弹性层228或衬底127，且还可用于将未聚焦的光129重定向到光电二极管132。

在图10B中，菲涅耳或全息光集中器137示为光集中元件。这是不同类型的光学器件可用于将光集中到多个离散光电二极管的例子。在该例子中，示出了菲涅耳透镜137的截面图。光136通过透明透镜材料137然后从菲涅耳透镜的小平面折射并聚焦到半导体138。光学元件137也可以是全息透镜，其可以通过衍射光栅如透明材料137内表面中的沟将光集中到光电二极管138，而不是以宽范围的入射角折射到光电二极管138。在该例子中，衬底材料139是用于接触电极126、140的成形弹性聚酰亚胺衬底以保持硅光电二极管138。与先前图10A中的例子一样，弹性衬底139可以是散射表面、闪烁体或磷光体并用作初始未被聚焦到光电二极管138的光的转换器和导管。

在图10C中，示出了前表面上的后向反射器和光电二极管阵列的例子。在该例子中，入射光143通过弹性衬底和电导体。光143从铝反射器145反射并集中在光电二极管142上。光电二极管142用两个透明的电接触件144、164保持，如用弹性衬底材料如碳氟化合物保持在光电二极管上的氧化锡或薄的不透明银电导体网络。透明材料162如硅酮橡胶可放在导电电极144和反射镜145之间。透明弹性衬底材料141如碳氟化合物塑料成形为在半导体142周围形成弹性夹且还用作用于直接入射光的透镜。

在图10D中，示出了Cassigranian光集中***，光电二极管150在背表面上。在该结构中，光通过透明玻璃罩板146、通过空气或透明材料空腔153、从成形反射镜147反射、从安装在玻璃罩板上的成形反射镜147进行第二次反射、然后聚焦到光电二极管150。Cassigranian光学器件具有光收集缺点，即第二反射器阻止直射光线到达半导体，但如果需要遮蔽光电二极管150以免受高能辐射，这是有用的。第二反射镜147可与遮蔽材料组合。通过硅酮橡胶弹性子层151上的成形铝反射镜接触件149形成到光电二极管150的电连接且该电连接组合在聚酰亚胺电介质衬底152上。弹性子层151保持对光电二极管150的接触压力，即使整个***在组成部分152、151、149之间经受不同的膨胀也是如此。透光材料如硅酮橡胶可放在前表面146和反射器149之间。

在图10E中，示出了使用梯度折射率透镜的光集中光学器件。在该结构中，光学材料是弹性衬底，如掺杂的硅酮橡胶和碳氟化合物聚合物被分层并成形为增加层155、156、157、161的折射率以将光聚焦到光电二极管160。光线158从硅酮橡胶的成形层155、156、157、161折射以聚焦在光电二极管160上。接触电极159弹性地压在光电二极管上。模制折射材料的最后一层以在光电二极管压入空腔时形成压缩空腔161。空腔161被设计成具有电极以在光电二极管160上形成结接触件。

在图10F中，示出了倾斜或离轴集中方案。这使阵列将能因可能的体系结构原因不垂直于来自太阳的光线165，或者这使入射光165表面几何结构倾斜以利用色象差。光谱的折射率扩展可与倾斜的耐火表面一起使用以将光谱的不同波长部分放入不同的光电二极管中，这些光电二极管为日光光谱的该部分优化。通常，光成角度通过耐火材料导致红光171以最大角度折射，然后是绿光172，最后是蓝光169以最低角度折射。因此，一排光电二极管170、168、169可被布置成最佳截取光谱扩展：反射槽167中在第一排的红光光电二极管170、在第二排的绿光光电二极管168、及在外面第三排的蓝光光电二极管169与具有倾斜几何结构的微型集中器玻璃166耦合。光电二极管放入并用硅酮橡胶胶粘在弹性透明耐火材料中的成形弹性空腔内，如图3中所示，电接触薄膜形成与电池堆170、168和169两侧的压缩接触167。

在图11中，以截面图方式示出了具有不同带隙181、184、180层的多层光电二极管半球。还示出了光谱扩展及聚焦透镜176的局部挖切。吸收高能带隙光电二极管层180的蓝色光子是半球形光电二极管的外层。吸收中间带隙光电二极管层184的绿光是半球的下一层。吸收最低带隙光电二极管层181的红光为半球核心。三层半导体181、184、180和分隔电极被示为半球形几何结构中的可能分层光电二极管的例子。更多或更少的光电二极管层可使用并可通过多次涂覆中心球181形成。每一光电二极管层181、184、180将具有杂质掺杂或电极间层，其产生光伏光电二极管的集中及电压梯度。在光电二极管的外面，添加半球的抗反射涂覆外层174。该抗反射涂层174可以是梯度折射率材料或可以是四分之一波长厚透明材料涂层，其通过破坏性地干涉光反射实现抗反射。为优化到光电二极管181、184、180的光透射，抗反射涂层174可被调整成使光电二极管半球顶部处红光178的透射最多，然后优化光的更短波长177、179在所述球的侧面的透射。由于球形及光在所述球侧面的入射角，均匀厚度的四分之一波长抗反射涂层174将峰值透射偏移到更长的波长。因此，对于光集中***，当光方向控制在光电二极管球上时，通常最佳四分之一波长抗反射涂层174在所述球的侧面将变薄以补偿入射角变化。对于该特定例子，当光的光谱分布在光电二极管球上时，四分之一波长抗反射涂层174在所述球的侧面甚至变薄很多以优化入射在侧面上的绿光和蓝光177的光透射。这种类型的厚度变化的涂层可用真空蒸发源实现，及使用入射在半球上的角度的影响产生更薄的涂层。

分层光电二极管半球181、184、180、174靠近红光179的焦点放在聚焦光学器件176的后面。入射白光175用色象差进行光谱扩展，其中折射率随光的波长变化。通常，通过玻璃的红光178相较绿光199和蓝光177具有更高的折射率。半球形光电二极管181、184、180放在透镜176的红光焦点179之后使得其优化彩色光谱到分层光电二极管的空间分布从而使红光焦点179正好处于光电二极管的外面或中心吸收红光的光电二极管181的里面。接着，绿光199将形成更大的斑点并由于通过倾斜光电二极管层184的路径长度更长而被更有效地吸收到光电二极管的绿光吸收带内。蓝光177斑点直径最大且将最有效地吸收在为蓝光吸收和转换优化的外光电二极管层中。通常，更长波长的红光178将通过玻璃176以高于绿光199和蓝光177的角度折射。红光178将由于低于蓝光光电二极管180及绿光光电二极管184的激发带隙而以低吸收通过这两个光电二极管。光的光谱、空间及成角分布在分层半球形光电二极管181、184、180上将趋于优化每一光电二极管电池的性能而不必物理上分开光电二极管电池。绿光199和红光178的部分将射到蓝光优化的光电二极管180及绿光优化的光电二极管184，这些光的光子低于蓝光和绿光优化的光电二极管的带隙能量，及部分通过并射在绿光分层光电二极管184和红光分层光电二极管181上。相较先形成分开的光电池然后再放在一起，分层半球形光电二极管的该分层结构成本更低。在该几何结构中，电极接触件被示为附装的导电金属接触件183、181。内层接触件182附着到红光光电二极管181中心的暴露表面，外接触件183附着到外面的蓝光光电二极管层180的表面并穿过抗反射涂层174。与该半球形小球接触的弹性接触几何结构的例子在图3、图12B和图14中示出。理想地，电接触件182、183反射光且不阻止光到达光电二极管，如图14的弹性接触例子。机械接触需要与中心点接触182进行中心接触并对准具有外形配合表面的硅球以仅允许分层光电二极管适当的电接触及放入中心红光及周边蓝光的辐射光谱分散图案中。

应当提及的是，表面粗糙或梯度密度的抗反射涂层174可有利地用在该几何结构中以避免典型四分之一波长抗反射涂层及早先提及的涂层的光谱及角选择性。

如果使用半导体保持空腔的槽，中心接触件可具有凸起的按钮182及电介质周边涂层185，如延伸到覆盖绿光光电二极管184和蓝光光电二极管180的边缘以防止与沿槽的电接触件短路的抗反射涂层。

在图12A中，示出了通过将微粒小球分层光电二极管研磨在两侧上形成光电二极管的备选方案。通过将小球研磨在两侧上，内掺杂层274和其它光电二极管272可由两个电接触件273、275接近。相比单一平坦侧，该具有两个平坦侧的小球几何结构也可有利地用于形成电接触件。作为分层光电二极管的例子，形成直径500微米的InP小球274。InP小球274被掺杂而成为n型半导体。之后，InP小球通过有机金属汽相外延而被涂覆约2微米厚的n型InGaAs层272。之后，涂覆2微米厚的p型InGaAs层271及溅射沉积金铬涂层270。接下来，所述小球两侧接地，通过将镍/金接触件272、275真空沉积或电镀到中心而形成电接触件。制造分层光电二极管或光发射器的材料有许多变化。其它适当的衬底小球半导体为Ge、Si、SiC、GaAs、GaP、Ga、GaN、CdTe、AlGaP、AlGaP、AlGaAs、CuInSe₂、Cu(InGa)Se₂、GaSb、InAs、CuInSe₂、Cu(InGa)Se₂、CuInS、GaAs、InGaP、AlGaP和CdTe。

在图12B中，示出了槽或空腔电接触件与具有边缘281、292和中心接触件286、285的光电二极管小球接触。在该例子中，通过将分层光电二极管小球研磨在两侧上构造的如图12A中所示的光电二极管小球***电介质288中具有两个侧接触件280、287及底座接触件289的弹性槽295内。槽或空腔295模制在弹性电介质288外面，如金属箔衬底289如锡上方的聚酰亚胺或硅酮橡胶。光电二极管小球281、282、283、284、290、291、292压入槽295内。两个侧接触件280、287压靠光电二极管小球的中心接触件286、285。光电二极管小球的边缘导体281、292与槽或空腔295底部的箔接触件289接触，来自罩透镜293或反射镜的弹性压缩使光电二极管小球压靠底座接触件。模制的罩玻璃293通过张力保持并在玻璃293和电极衬底288、289之间的压缩压力下通过

透明界面胶粘剂294与接触电极280、287形成密封，所述胶粘剂在升高的温度固化。在低于胶粘剂固化的工作温度，界面胶粘剂294的热收缩在胶粘剂中产生张力，该张力将罩玻璃及电极相互拉向对方并产生接触压缩压力。其它机械弹性空腔或力方案可用于保持对光电二极管281、282、283、284、290、291、292的弹性接触压力。

在图13A中，示出了半导体小球对准和操纵***。在该***中，具有平坦侧189的半导体小球188通过来自声音发生器185的声音186或通过支承板190的振动进行振动。小球188将自旋直到它们达到最低能量为止，小球的平坦侧位于平坦Teflon表面187上，该表面具有限制小球的空腔。不同的声振186强度可用于操纵小球以移动它们远离所述表面或使它们缓和地旋转并调整到最低能量状态，小球189的平坦侧在Teflon表面187上。Teflon187具有静电荷，因此吸引小球188，Teflon增加小球的能量阱以使平坦侧189保持位于平坦Teflon表面187上。高电压电极190可放在Teflon表面187的后面，及从发电机191向电极190施加高电压。对半导体小球188或邻近的电极193或周围的接地导电表面192的强烈点电晕放电可完成充电电路和到电荷电极190的电场线路。半导体小球188上感应的电场及电荷使它们保持靠着Teflon表面187。

图13B示出，由于Teflon表面204的低滑动摩擦系数，其平坦侧与所述表面对准的小球201用推送板200即可跨Teflon表面204滑动而不是滚动。推送板200可推动半导体201以使半导体按行对准，所有平坦侧靠着支承板205上的Teflon表面204。推送板可具有成形空腔202、203以将各个半导体保持在分开的位置。如果半导***置错误或有太多半导体来自单一行，这些小球将不安装在推送板200的成形空腔203内并可与已安装在推送板的槽202或孔203内的小球201分开，及弹出、用硅酮橡胶表面接触提升或扫离Teflon表面204和推送板200。

图13C以截面图方式示出推送板216用于将半导体小球213压入成形反射镜或电接触件和弹性衬底210。当小球213滑入成形空腔212和电接触件211、219时，支承板218上的电荷可被释放或反向。推送板216也可被加热和/或可具有声脉冲，一旦小球213***并由电接触夹持器210夹住时，通过声脉冲可将小球213的接触件214、220焊接到电接触件211、219。一旦小球***夹持器，这些小球可用光或磁场加热以实现接触件214、220的焊接。半导体小球可具有电接触件214、220，其由磁性材料如镍制成。因此，磁场中对磁化表面218的磁吸引力或对准可用于对准并将小球保持在夹持器218、217上。可用于对准小球的其它特性为在电场中使用小球213的自极化电场用于对准小球213。应当提及的是，涂覆硅酮橡胶的表面215的粘性和静电特性可用作小球固定器，从而使能保持和传送小球而不会滚动。***半导体小球可用弹性底座210上的成形孔212处的电接触件211、219完成，所述底座保持打开以用于***然后释放以机械上夹在小球213上，圆形小球的电接触件214与圆形电接触件211接触，内小球接触件220与弹性固定器210的平坦表面接触件219接触。夹持器210的机械夹持还使小球213能被保持从而使推送装置216能与小球213分开并缩回推送装置216。推送装置216可在形成的表面222内侧具有硅酮粘性表面215以使对准的小球能粘在空腔中而未对准的小球抖落。

在图14中，以截面图方式示出了透镜反射镜电极压缩结构。连接球形接地半导体光电二极管或接地棒233的另一结构是形成具有反射镜接触件237、238、242的空腔，这些接触件仅允许电池按一个方向连接。如图14中所示，成形凹陷或槽239、241具有中心接触件242和侧接触件239、238。这些接触件237、238、242及通路243可通过将导电粉末油墨如银、铜、镍、石墨、铝、锡及合金墨喷喷射在电介质衬底如模制或成形聚酰亚胺239、241上形成。形成电接触件和电路薄膜237、238、242、243的其它方法为将导电薄膜溅射沉积、等离子体喷射、电镀、箔压在预先形成的平板或电介质衬底239、241上。其它选择是涂覆或层压薄板金属衬底以具有接触件的形式并用作另一背面保护性表面244。侧接触件237、238具有部分从电接触件237、238和电介质底座衬底239、241的平坦底部向上沉积的电介质涂层235、236，如果小球233的圆形表面接触中心电接触件，使得半球形小球233不与侧接触件电极237、238电接触。电介质涂层235、236如Teflon或氟硅聚合物可具有低摩擦系数以允许半球形小球233容易滑动和旋转直到半导体光电二极管小球233的平坦侧方向与槽或凹陷239、241的平坦底部表面平行为止。随着保持自由小球向下朝向槽或凹陷239、241底部的重力及随着小球安装在槽或凹陷的最深位置使得小球233的平坦侧与底部平行，小球将达到最低能量状态。如果振动能量或声能量施加在半球形小球上，小球可旋转和自旋直到小球的平坦部分靠着槽或凹陷239、241的平坦底部安装为止。如果在电极239、242、238和外部电极(未示出)之间施加电场，所述引力作用可被增强。电介质薄膜239、241、234、236通常为永久驻极体，或可被使得成为电极并用施加的电场充电。通过用铁磁材料如镍在半球形小球233上形成中心接触件240及使中心接触件242由铁磁材料如铁或镍制成，然后使接触件242、240磁化或放入磁场中，在磁场中小球将优先定向，磁场将通过中心接触件240、242引导或集中。这可增加对准小球的能量阱，小球233的平坦表面与反射镜接触件238、237的槽或凹陷239、241平行。当小球被正确对准时，侧电极表面237、238与半球形小球233的侧面接触。光电二极管半导体小球233通常将被掺杂以具有掺杂在内部的正电荷载体及掺杂在外部的负电荷载体。因此，小球240的平坦表面上的电接触件与P内层接触，外表面接触件237、238与N层接触。由于小球的侧接触件237、238与电介质涂层235、236之间的摩擦系数差，一旦小球进行金属接触，小球233趋于固定在凹陷239、241内。槽或凹陷239、241的形状和弹性可制成使得其在小球的任一侧上形成楔形接触件237、238，从而在小球正确对准时保持小球。

使对准过程在升高的温度进行也是有用的，在所述升高的温度附近，小球侧接触件237、238将焊接或粘到小球233外表面，因而使侧接触件粘在小球上并在小球已进行平行表面对准及电接触时保持小球。其它可能的保持方案是使小的胶粘剂、硅酮橡胶或粘性液体小滴位于槽或凹陷底部中的电介质隔离层239、241上，当小球平坦表面被对准时，通过与小球233的平坦表面接触降低表面张力能量。这将用作小球夹持器并增加能量阱以按小球的平坦表面平行于槽或凹陷的平坦表面保持小球。为去除多余或未对准的小球233，可翻转组件以利用重力使未保持在适当位置中的小球233离开。其它选择是置放具有粘性表面涂层如硅酮橡胶的成形工具，当其降低到阵列表面上方时，其将仅与多余小球机械接触。处于不正确位置的小球233在槽或凹陷中相较平行表面对准的小球233处于更高的位置。检查所有小球233是否均已对准的过程可通过可视观察或具有真空或粘性表面的精确工具完成，所述工具安装在槽或凹陷内且仅接触和去除未被正确安装在槽或凹陷239、241内的电池。一旦小球233的平坦表面与槽或凹陷239、241、237、238的平坦表面对准，电接触件239、240、242、238可通过用闪光灯加热半导体小球233而确保与小球233热机接触，加热后的金属体接触并使小球233压靠电接触件237、241、242。传递能量以焊接、钎焊或熔接接触件的其它可能方法是将超声波声能用脉冲输送到半导体小球233和接触件237、242、238内以摩擦熔接或焊接接触件。通过电路和电池237、238、233、240、242的电脉冲还可用于使电接触件弧焊到半导体光电二极管小球233。如果电路237、238、233、240、242短路、连接到电源或为充电电容器，另一电接触件熔接、钎焊、退火或焊接方法是使用从半导体光电二极管233自产生的电脉冲，然后激光束跨电池扫描，或闪光灯在电池旁边发光。产生短的电脉冲以在机械接触点提供断的热能脉冲从而熔接、钎焊、退火或焊接接触件。在电介质衬底241顶部的中心接触件242或侧接触件金属薄膜可被设计成，它们用作熔融及汽化金属242、237、238、243和使下面的电介质239、241膨胀时如果过多电流流过局部电路则断开电路的电熔断器。这可用于使误连接或短路的电池断开连接。确保接触步骤也可在耐火透镜和反射镜231下面的组件放在电池上方且这些电池通过耐火透镜和反射镜231保持在适当位置之后进行。耐火罩透镜和反射镜231可压靠半导体小球233以进行电接触并在太阳阵列的整个寿命期间均保持电接触。耐火罩231可用胶粘剂232及电接触材料237、239、238、241、242中的弹性张力及耐火材料的重力压在并保持在半导体233上，接触材料237、242、238在阵列的整个寿命期间均保持接触。透镜-反射镜组件薄板231在外表面上可具有保护性或抗反射涂层。适当的薄膜为碳氟化合物(Mihama)、二氧化钛涂层以使外表面光反应和自清洁，或者硬的抗刮擦涂层如反应溅射的金刚石薄膜。可选地，如用高压挤出工艺将透明胶粘剂或接合凝胶234、232(如Dow Corning 

184或gelQ3-6575)散布在电池上。玻璃或透明电介质罩透镜-反射镜231放在光耦合材料234、232的上方，由于横向挤压运动，光耦合材料234、232被压在半导体和反射镜周围，气泡通过胶粘剂图案中的气体通道压出组件。整个组件可用升高的温度固化。组件可在压力下固化以使透镜-反射镜薄板231压靠半导体小球233并保持对电接触件237、240、242、238的压力。胶粘剂或光耦合材料234、232在固化过程期间或之后收缩可进一步地在固化过程期间或之后产生使透镜-反射镜薄板231压在小球233和接触件237、240、242、238上的压力。在电介质衬底239的背侧及金属接触件242上，涂覆辐射热传递及保护性涂层244如加有碳黑的硅酮涂料或二氧化钛硅酮涂料。组合后的***可用光脉冲、光栅激光束或电脉冲进行测试，短路电池或反向电池可通过熔融或汽化电接触件而从阵列的并联串联电路去除。到外面的电***和电路的电连接预计通过玻璃材料薄板231边缘处的电接触焊点完成。

图15为串联并联电池的电路，在光伏电池253之间的并联及串联连接中由薄膜式电导体或电介质、熔断器或压敏变阻器253、258，逆流保护二极管254或压敏变阻器254置于输出线路上。逆流保护元件254也可以与掺杂半导体小球一样的方法置放在弹性成形电接触件中，具有到光电二极管的反向电子空穴梯度，如图15中的示意图所示。逆流保护二极管254未被图示，因此可放在阵列边缘上的反射镜阵列之间的任何光集中区域的外面。逆流保护二极管254可定期按排放在阵列中以能够匹配保护二极管电压和电流特性并产生分布式逆流保护从而避免因任何单一保护二极管或一串保护二极管故障而危害整个***。在并联连接的电池中，单一电池开路引起的部分损失效应为1除以连在一起的电池数量。在串联并联电连接网络中，整个***上单点故障的效应正比于行部分损失除以行数，因为来自其它行的电流将能够在单点故障周围流动。随机单电池故障的数量正比于电路中的总电池数量。因此，在许多等电位并联连接的电池和串联连接的大阵列中，其中任何单行中的电池数量与阵列中电池总数的平方根成正比，则由随机单开路故障引起的可能部分损失与阵列中电池总数的反平方根成正比。该统计学观察具有实践意义，即对于串联并联阵列，阵列中单个电池的数量越高，由于随机电池故障引起的部分损失越小。电池数量越高，这些光伏阵列越可靠，这与通常的直觉相反：电路中电池越多，故障及输出损失概率越高。在高电压阵列中，逆流保护电池254及旁路二极管257可定期按行形成在阵列中。电池之间的并联电连接253在使电流绕过阵列中由于制造缺陷或遮蔽而性能变低的单一电池方面是有用的。旁路二极管257可在一行性能低或被遮蔽的电池252周围传导电流。

并联电连接253和串联电连接258可通过电介质绝缘衬底上的薄导电沉积物或压敏变阻器形成有效的熔断器，所述沉积物或压敏变阻器用选择为随电流、电压或温度上升具有特定电阻增加的电导体、半导体沉积而成。特定例子的氧化锌薄膜将随施加的电压增加其电阻。沉积物可以是真空溅射沉积物、墨喷沉积物、等离子体喷射沉积物、箔压花、与光电二极管小球连接类似的各个半导体沉积物。大多数金属在室温时具有合乎需要的低电阻特性，然后随温度升高电阻增加。如果过多电流流过并联或串联电连接如几倍于单一二极管的电流，金属由于材料中的欧盟能量耗散而发热。如果电流和产生的热量足够高，电路可能熔融金属甚至电介质衬底，并永久断开并联电路连接。电池253之间的开路熔融可用于在光电池短路或反向连接时永久断开这些光电池周围的电路。器件如压敏变阻器253可形成在并联电路连接中，其被设计成随电流升高电阻增加。压敏变阻器253可被设计成可逆地快速响应于电流过多并有效地箝位并联或串联连接中的最大电流。在照亮的光伏阵列被选择性遮蔽如树枝阴影的情况下，为保护光电二极管免遭过高电流和电压，该最大电流箝位非常重要。示意性示出的阵列可通过周边总线连接251、255连接(250、256)到其它阵列或电负载。可电连接在输出连接或总线连接250、256上及与图9中所示阵列组合的其它可能的电器件为DC-DC转换器、DC-AC转换器、电容器、电池、电解电池、飞轮、电动机、灯、泵和风扇。

本发明的一些特征和元件包括：

1、电接触件用弹性机械***保持压在半导体主体上。

2、使用光电二极管主体或电极的形状确定半导体反向。

3、使用槽或孔安装电池。

4、使用球的平坦侧用于保持、定向及将其移到电连接。

5、槽还是电连接。

6、槽还是反射镜。

7、槽还是光透射。

8、球上的电接触件的位置和尺寸可有利地用于半导体运行。

9、电接触件具有提供熔断器及电路中断电特性的厚度。

10、电接触件可以是反射镜。

11、电接触件可以透明。

12、电接触件可与电导体或金属不同。

13、电接触件和半导体可实质上形成热电结。

14、电接触件和半导体可形成产生光的结。

15、槽和电接触件形成除热***。

16、电接触件和反射镜为热导体以从光电二极管除热。

17、阵列背侧上的涂层增强辐射散发和除热。

18、反射镜/透镜为除热***。

19、反射镜/透镜为机械安装和保护***。

20、使用并联串联连接提供可靠的电路连接。

21、可使用胶粘剂。

22、可使用光学界面桥接或胶粘剂。

23、可使用光固化胶粘剂。

24、可使用粘性材料将电池紧固在槽中。

25、可将球压在槽中以实现接触。

26、可使用焊接以完成接触。

27、可使用熔接以实现电接触件固定。

28、可使用闪光灯以实现电接触件固定，光电二极管产生电流以熔接和/或加热电池。

29、可使用超声波能量完成焊接或熔接。

30、可用薄膜将光学器件涂覆为反射器或电路。

31、槽或孔中的小球在任一侧具有两个或两个以上不同的接触件。

32、不必须使用所述形状(在进入槽之前简单地定向)。

33、阵列为透镜/反射镜、离散半导体、电接触件及背罩或反射镜等组成部分的组合。

34、槽或孔可在电介质中形成。

35、槽或孔可在具有电介质涂层的金属中形成。

36、槽或孔可在具有电介质和导电涂层的金属中形成。

37、成形空腔的壁可具有提高电接触件弹性的结构。

38、成形空腔的壁为电接触件弹性具有槽、缝、沟、***、基座、纤维。

39、空腔接触表面上的电涂层为电接触件弹性具有纤维、粉末。

40、成形空腔上的接触件为弹性多形表面。

41、涂层可以许多方式沉积或形成，如真空沉积、墨喷印刷、喷射粉末。丝网印刷、箔压花、焊接、压印或层压。

42、使用硅酮橡胶。

43、使用氟化碳氢化合物。

44、使用玻璃、铝、银、锡、氧化锡、钢、铜、合金、硅球、硅、其上具有电接触件的球、焊膏、加有碳的涂料、TiO2、光催化剂或白色涂层。

45、使用玻璃外表面的光催化剂浸渍或材料折射率清洁外表面，并阻止高频光到达光电二极管。

46、使用槽的阴影优先定位电路的沉积物或自遮蔽。

47、电连接和衬底可形成光电二极管的光收集***。

48、光电二极管阵列可耦合到光集中光学器件。

49、电连接***还可以是光学部件。

50、背面保护薄板还可以在集光器上。

51、光散射也可用在光学器件中。

52、可使用光闪烁体或转换。

53、与夹持槽电接触的半导体棒也用作有效的光伏电池。

54、内置电逆流保护。

55、转换到电池逆变器和电功率电网。

56、与太阳追踪***一起使用。

57、使用光谱分离或过滤。

58、可将烟道或液体流通道放在阵列背面，及使用液体流或气流冷却光电二极管阵列。

59、可将相变材料热耦合到光电二极管阵列的背面以从光伏阵列吸热及存热。

60、可连接电子电路以操纵光伏阵列的电输出。

61、可将电池连接到光伏阵列以储存电能。

62、在电接触件下面使用弹性层以确保电接触及使之成为热膨胀和收缩补偿器。

63、将光伏阵列连接到太阳对准或追踪***。

64、夹持器为弹性夹持器并能打开以接受半导体及闭合以完成接触。

65、使用静电移动和保持半导体。

66、使用磁性移动和保持半导体。

67、使用重力移动和保持半导体。

68、使用粘性表面保持半导体。

69、使用粘性表面将半导体保持在凹槽的底部处。

70、使用光滑表面以使半导体能进行非滚动接触移动。

71、重力可用于将玻璃罩和透镜/反射镜压入电池和电极以保持半导体和接触件之间的压力。

在本发明已结合特定实施例进行描述的同时，可在不背离下述权利要求确定的本发明范围的情况下对本发明进行修改和变化。

Claims (82)

1、一种设备，包括：直接或间接光子转换器或发生器；电连接装置，该装置包括重复成形的粒状半导体主体、重复形成的用于保持所述半导体主体的槽或孔、到所述半导体主体的光导管、及作为所述槽或孔的一部分的至少两个电极，所述槽或孔与每一半导体主体弹性压缩接触。

2、根据权利要求1的设备，其中所述光导管还包括反射镜、透镜、透明材料、闪烁体、磷光体、散射表面、衍射或干涉结构。

3、根据权利要求1的设备，其中所述光导管包括反射镜、折射器、透镜、闪烁体、磷光体、散射表面、或将光集中到光子转换器的干涉结构。

4、根据权利要求1的设备，还包括非平坦透光折射罩，该罩成形为装配在成形半导体主体上并将光集中到所述半导体主体，其中电连接的半导体主体形成光伏电池阵列。

5、根据权利要求1的设备，其中所述孔或槽成形为适合半导体主体的形状。

6、根据权利要求1的设备，其中每一半导体主体具有形状，及每一槽或孔具有形状，这些形状将使组件在任何方向均不能进行不适当的电连接。

7、根据权利要求1的设备，其中每一半导体主体具有形状和结构，及每一槽或孔具有导致弹性压在所述半导体主体上的形状和结构。

8、根据权利要求1的设备，其中每一半导体主体具有形状和结构，及每一槽或孔具有导致所述至少两个电极弹性压在每一半导体主体的两个不同区域上以形成光电二极管或热电偶的形状和结构。

9、根据权利要求1的设备，其中每一半导体主体具有适应每一槽或孔形状和结构的特定重复形状和结构，且还包括放在半导体主体上方的光透射罩，当半导体主体放在所述槽或孔及所述光透射罩之间时，所述光透射罩导致所述至少两个电极弹性压在每一半导体主体的两个不同区域上以形成光电二极管。

10、根据权利要求1的设备，其中每一半导体主体具有形状和结构，所述设备还包括光透射罩，及其中每一槽或孔具有导致所述至少两个电极弹性压在每一半导体主体的两个不同区域上以形成光电二极管的形状和结构。

11、根据权利要求1的设备，其中每一半导体主体具有形状和结构，所述设备还包括光透射罩，及其中每一槽或孔具有导致所述至少两个电极弹性压在每一半导体主体的两个不同区域上以形成光电二极管的形状和结构，从通过光透射电介质罩折射、衍射、散射、干涉、发荧光或反射的光进行光集中，或从电极反射、折射、散射、衍射、干涉或发荧光的光进行光集中。

12、根据权利要求1的设备，其中每一半导体主体通过使用每一槽或孔进行电连接，每一槽或孔具有两个或两个以上电极作为槽或孔的一部分，及每一槽或孔具有导致所述两个电极弹性压在每一半导体主体的两个不同区域上以进行电接触并形成光电二极管的形状和结构，所述设备还包括成形光透射电介质罩，从通过光透射电介质罩折射、衍射、散射、干涉、发荧光或反射的光进行光集中，或从电极反射、折射、散射、衍射、干涉或发荧光的光进行光集中。

13、根据权利要求1的设备，其中每一成形半导体主体通过使用每一槽或孔进行电连接，每一槽或孔具有两个或两个以上电极作为槽或孔的一部分，及每一槽或孔具有导致所述至少两个电极弹性压在每一半导体主体的两个不同区域上以进行电接触并形成光电二极管的形状和结构，所述设备还包括成形光透射电介质罩，从通过光透射电介质罩折射、衍射、散射、干涉、发荧光或反射的光进行光集中，或从电极反射、折射、散射、衍射、干涉或发荧光的光进行光集中，还包括所述电极及外弹性罩之间的弹性电介质材料和所述光透射电介质罩及半导体主体或外弹性罩之间的光透射电介质材料。

14、根据权利要求1的设备，其中每一槽或孔是可被撬开以接受所述半导体然后释放撬力的弹性结构，或者推所述半导体主体从而楔入所述槽或孔内且所述半导体主体保持处于来自所述弹性结构的压力之下。

15、根据权利要求1的设备，其中每一半导体主体具有形状和结构，所述设备还包括光透射罩，及其中每一槽或孔具有导致所述两个电极弹性压在半导体主体的两个不同区域上以形成光电二极管的形状和结构，所述电极被熔接、扩散、焊接、钎焊在一起及所述光透射罩和所述槽或孔结构相互固定。

16、根据权利要求1的设备，其中光子转换器转换的光为阳光、热辐射、放射性光发射、化学光发射、来自电光源或激光。

17、根据权利要求8的设备，其中光导管及槽或孔结构用胶粘剂、焊接、熔接、夹具、紧固件或互锁部件相互固定。

18、根据权利要求1的设备，其中所述电极通过真空沉积、粉末沉积、墨喷印刷、层压、箔压花、等离子体喷射、电镀、胶粘或结合固定到所述槽或孔。

19、根据权利要求1的设备，其中每一成形半导体主体具有用于在所述槽或孔中定向该半导体主体的平坦区域。

20、根据权利要求1的设备，其中至少一半导体主体已被掺杂以产生电子过剩区域和孔过剩区域从而产生总体梯度，及其中所述至少两个电极包括接触所述电子过剩区域的电导体和接触所述孔过剩区域的电导体及外部电压梯度以产生光电二极管。

21、根据权利要求1的设备，其中至少一半导体主体使用两种不同材料的电子传导接触件并形成热电结、电子隧穿结或热离子结。

22、根据权利要求1的设备，用作光伏电池、光发射器、热能-电能转换器或致冷器。

23、根据权利要求1的设备，还包括电连接，该电连接也是光反射器、折射反射器、散射器、闪烁体或磷光体的光收集***。

24、根据权利要求1的设备，其中所述光导管为耦合到所形成的光电二极管的光集中光学器件。

25、根据权利要求1的设备，其中所形成的槽或孔为所述光导管的一部分。

26、根据权利要求1的设备，其中所形成的槽或孔具有电载体，该电载体还用作光收集元件。

27、根据权利要求1的设备，还包括还用作熔断器的电连接，所述熔断器通过使低量的电导体接通或由电介质材料包围实现。

28、根据权利要求1的设备，其中所述电极由导电箔、薄膜、纤维、基体、基座、毛状物、结构、网、粉末、弹性多形表面或该表面上的薄膜形成。

29、根据权利要求1的设备，其中所述电极用溅射、真空蒸发、等离子体喷射、粉末喷射、墨喷印刷、丝网印刷、电镀或箔层压技术沉积在电介质衬底上。

30、根据权利要求1的设备，其中所述电极由另一弹性导电材料之上的弹性电介质材料支撑。

31、根据权利要求1的设备，其中所述电极的弹性压缩弹性桥接或缓冲空间构件的不同热膨胀。

32、根据权利要求1的设备，其中所述电极具有电接触件，及其中光导管、光学部件、电接触件和界面材料的结构形成为褶、窝、多形表面、曲线及弯曲以重定向或分散材料之间的热膨胀应力。

33、根据权利要求32的设备，其中光学部件、电接触件和界面材料形成为褶、窝、多形表面、曲线及弯曲以修改辐射热传递及邻近弹性密封的液体的热传递。

34、根据权利要求33的设备，在接触件一外表面上还包括辐射散发或对流增强热传递结构或材料涂层。

35、根据权利要求1的设备，其中所述成形半导体在放在所述槽或孔中之前被定向、移动及保持在低摩擦表面上。

36、根据权利要求1的设备，其中所述槽或孔具有涂覆在所述电极一部分上的电介质薄膜。

37、根据权利要求1的设备，其中所述槽或孔具有沉积在所述槽或孔的一部分内的低摩擦系数电介质如碳氟化合物或硅酮润滑剂。

38、根据权利要求1的设备，还包括：重力、静电荷、电场或磁场可用在所述半导体上以定向或保持所述半导体。

39、根据权利要求1的设备，还包括粘性表面可位于所形成的槽或孔内并用于将成形半导体保持在所述成形槽或孔内或作为临时保持表面。

40、根据权利要求1的设备，其中所述成形半导体主体为光电二极管且为一侧或多侧接地、切割、模制或变平的球，至少一电极附着到平坦侧。

41、根据权利要求1的设备，其中所述成形半导体主体由半导体的一侧或多侧接地、切割、模制或变平的球状或粒状体形成光电二极管，至少一电极附着到接地侧，另一电极附着到成形半导体主体的另一区域，使得电极不相互接触。

42、根据权利要求1的设备，其中所述成形半导体用多层掺杂剂或材料形成以形成多个光电二极管。

43、根据权利要求1的设备，其中所述光导管拆分光谱并将拆分后的光谱最佳地放入所述成形半导体主体的不同区域内。

44、根据权利要求1的设备，其中所述电极从所述半导体除热。

45、根据权利要求1的设备，还在光源遮蔽的转换器表面上包括涂层，其中该涂层增强自所述表面的辐射热散发或对流，该涂层还包括凸起、纤维、翅片、窝或脊、或加有二氧化钛微粒、石墨微粒、或碳黑微粒的聚合物或橡胶薄膜。

46、根据权利要求1的设备，其中所述光导管热耦合到所述半导体。

47、根据权利要求1的设备，其中所述光导管还形成部分或全部包围所述半导体的罩。

48、根据权利要求1的设备，其中到所述半导体的电连接形成并联和串联连接电路阵列。

49、根据权利要求1的设备，其中到所述半导体的电连接为与更大量绝缘体相邻的电导体以用于在电导体过热、熔融或汽化时断开电路。

50、根据权利要求1的设备，其中到所述半导体的电连接形成并联和串联连接电路阵列，其中半导体之间的并联电连接是随电流增加电阻率的电导体。

51、根据权利要求1的设备，其中所述半导体或电极用胶粘剂保持。

52、根据权利要求1的设备，其中所述光导管用胶粘剂固定到所述光电二极管。

53、根据权利要求1的设备，其中所述半导体或电极用胶粘剂保持，该胶粘剂还减少所述光导管和所述半导体之间的光反射。

54、根据权利要求1的设备，其中所述光导管在外部和所述半导体之间的界面处，其具有通过破坏性干涉涂层或折射率梯度减少光反射的表面处理。

55、根据权利要求1的设备，其中所述半导体或电极用胶粘剂保持，该胶粘剂具有由光、热、温度变化、湿度、化学接触、化学扩散、振动或辐射启动的固化。

56、根据权利要求1的设备，其中所述半导体用粘性材料保持以将所述半导体固紧在所述槽或孔中。

57、根据权利要求1的设备，其中所述半导体和电极通过来自热传导、热气接触、闪光吸收、激光吸收、振动能量或电流的加热用焊接、熔接、扩散、钎焊或熔合固定电接触件。

58、根据权利要求1的设备，其中所述电极为薄膜式电路。

59、根据权利要求1的设备，其中所述电极为沉积在耐火光学器件上的薄膜式电路。

60、根据权利要求1的设备，其中所述电极为沉积在耐火光学器件上的薄膜式电路，所述电极还将光反射到所述半导体。

61、根据权利要求1的设备，其中第二成形槽或孔用于保持和定位所述半导体以将该半导体放入所形成的槽或孔内。

62、根据权利要求1的设备，其中多个半导体主体及槽或孔形成在具有电路网络的阵列内。

63、根据权利要求1的设备，其中多个半导体主体及槽或孔形成在阵列内，其中对于每一半导体均具有光集中光学器件及电路网络与所述半导体电接触。

64、根据权利要求1的设备，其中多个半导体主体及槽或孔形成光转换电路，其中多个半导体并联电连接，及并联电连接的半导体与其它并联电连接的半导体串联连接以形成电矩阵。

65、根据权利要求1的设备，其中多个半导体主体及槽或孔形成光转换电路，其中多个半导体并联电连接，及这些并联电连接的半导体与其它并联电连接的半导体串联连接以形成电矩阵，该电矩阵使半导体主体放在并联电连接的槽或孔中，这些槽或孔用作光子转换并联连接的半导体周围的高电压情况时的旁路二极管。

66、根据权利要求1的设备，其中多个半导体主体及槽或孔形成光转换电路，其中多个半导体并联电连接，及这些并联电连接的半导体与其它并联电连接的半导体串联连接以形成电矩阵，半导体主体放在用作逆电流情况时的阻塞二极管的槽或孔中。

67、根据权利要求1的设备，其中所述槽或孔形成在电介质材料中。

68、根据权利要求1的设备，其中所述槽或孔由涂覆导电材料的电介质材料形成。

69、根据权利要求1的设备，其中所述槽或孔或电极具有纹理、凸起、微粒、脊、凹槽、翅片、毛状物或弹性多形表面。

70、根据权利要求1的设备，其中所述半导体主体由下列半导体之一形成：掺砷的硅、掺磷的硅、SiC、InAs、CuInSe₂、Cu(InGa)Se₂、CuInS、GaAs、InGaP、CdTe、AlGaAs、AlGaP、Ge或这些半导体的层。

71、根据权利要求1的设备，其中所述槽或孔在下述电介质之一中形成：玻璃，聚酰亚胺塑料，聚芳酰胺塑料，聚酯，氟化碳氢化合物，陶瓷，涂覆硅酮橡胶的钢或铝，涂覆硅酮碳氟化合物的钢或铝，涂覆玻璃的钢、铜、黄铜或铝，涂覆陶瓷的钢，或涂覆钢或铝的塑料。

72、根据权利要求1的设备，其中所述电极由下述电导体之一形成：金、铂、钯、银、锡、铝、锑、铅、铜、锌、钛、钼、钽、钨、铝、镍、碳、硅、铁、铬、钒、铌、镐、铟、包含这些材料之一的合金，或者由下述导电化合物之一形成：氧化锡、氧化锌或掺硼金刚石。

73、根据权利要求1的设备，还包括由玻璃、光透射塑料、碳氟化合物塑料及硅酮碳氟化合物形成的电介质罩。

74、根据权利要求2的设备，其中散射器由二氧化钛微粒形成。

75、根据权利要求2的设备，其中所述闪烁体由掺蒽塑料或橡胶形成。

76、根据权利要求2的设备，其中所述磷光体由掺铜或银的硫酸锌或钇铝石榴石形成。

77、根据权利要求1的设备，其中所述半导体由掺杂硅球形成并具有至少一平坦侧。

78、根据权利要求1的设备，其中所述半导体用掺杂硅球制成，一个载体掺杂在所述球的内部及另一载体掺杂在所述球的表层上，至少一切割或接地侧足够平坦以暴露内部掺杂区，电导体材料斑点附着到暴露所述内部掺杂区的平坦区域。

79、根据权利要求1的设备，其中所述半导体主体并联电连接到其它半导体的阵列及串联连接到半导体并连接到下述电元件之一或多个：导线、二极管、开关、熔断器、电容器、电池、燃料电池、飞轮、DC-DC转换器、DC-AC转换器。

80、根据权利要求3的设备，其中光集中光学器件指向并追踪太阳圆盘以将光集中到光电二极管内。

81、根据权利要求4的设备，其中所述阵列在阵列的方向远离光源的表面上方具有外壳，该外壳使液体通过所述表面以通过对流、泵入的液体流和汽化除热。

82、根据权利要求4的设备，其中所述阵列在阵列的方向远离光源的表面上方具有外壳，该外壳保持经历热相变的材料以从光电二极管吸收热量。

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