CN102646734A - 天线装置及移动终端 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种天线装置及移动终端，其中，天线装置包括：太阳能面板；以及覆盖于太阳能面板表面的至少一层由碳纳米管制备成的碳纳米管薄膜。其中，移动终端包括该天线装置。通过本发明，可以扩大太阳能面板的可接收光波的波长范围，在没有日照的情况下继续吸收光能，达到更多的能量积累的效果。

Description

天线装置及移动终端
技术领域
本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种天线装置及移动终端。
背景技术
目前，为了提高太阳能的利用，现有技术主要是对太阳能面板的材料做研究和开发，比如硅材料本身的变化，或者添加其他元素组成复合材料，或者对太阳能面板本身的表面结构做改进，以减少光的反射，提高光接收效率，可见，现有技术都是通过提高光接收效率来提高太阳能的利用率，可是这对硅材料以及硅复合材料的要求很高，而且硅材料本身也有自己的瓶颈，这种情况下，已经很难做出改进。普通的太阳能面板一般只能接收太阳光中可见光的能量，而对于波长在可见光波长范围之外的太阳光则不能接收，比如，对宇宙中、地球地表辐射等亚波长尺度的光能则不能接收。
针对相关技术中普通太阳能面板只能接收太阳可见光，在没有日照的情况下极大降低了太阳能面板的接收效率问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种天线装置及移动终端，以至少解决上述问题。
根据本发明的一个方面，提供了一种天线装置，包括：太阳能面板；以及覆盖于所述太阳能面板表面的至少一层由碳纳米管制备成的碳纳米管薄膜。
优选地，每层所述碳纳米管薄膜中的所有碳纳米管两两组成一个对称振子，所述对称振子由两个碳纳米管和反馈间隙构成，两个所述碳纳米管关于所述反馈间隙镜像对称。
优选地，每层所述碳纳米管薄膜中，所有对称振子成阵列排列。
优选地，所述反馈间隙的大小根据需要吸收的光波的波长确定。
优选地，所述对称振子为蝶形结构。
优选地，所述太阳能面板和所述碳纳米管薄膜终之间设置有等离子激元SPP薄膜。
根据本发明的另一方面，提供了一种移动终端，该移动终端包括上述天线装置。
通过本发明，采用在太阳能面板表面覆盖由碳纳米管制备成的碳纳米管薄膜，扩大可吸收光波的波长范围，解决了普通太阳能面板在没有日照的情况下极大降低了太阳能面板的接收效率问题的问题，进而达到了不用考虑天气和夜晚对光能吸收的影响等因素，在没有日照的情况下继续吸收光能，达到更多的能量积累的效果。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明的天线装置结构示意图；
图2是根据本发明实施例的对称振子的结构示意图；
图3是本发明实施例中的对称振子的在显微镜下的图片；
图4是本发明实施例中的碳纳米管薄膜在电子显微镜下的图片。
具体实施方式
下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
如图1所示，图1是根据本发明实施例的天线装置结构示意图，本发明实施例提供的天线装置主要包括：太阳能面板12；以及覆盖于太阳能面板表面的至少一层由碳纳米管制备成的碳纳米管薄膜16。
为了增强光能的吸收，可以在太阳能面板12和碳纳米管薄膜16之间还设置一层等离子激元(Surface Plasmon Polariton，简称为SPP)薄膜14。光照射在碳纳米管薄膜16后能够激起SPP薄膜14上产生SPP，这些SPP波长较小，其中的一部分SPP会因为隧道效应穿透到碳纳米管薄膜16的另一面，当碳纳米管薄膜16做的足够薄的时候，碳纳米管薄膜16上下表面的SPP能够发生重叠而实现共振加强。因此，可以通过改变碳纳米管表面结构，可以控制SPP膜的特性，特别是和光的相互作用，从而可以达到接收亚波长的光波，增加可接收光波的波长范围，提高能量的吸收。
在具体实施方式中，碳纳米管薄膜16的制备可以采用许多方法，例如，可以采用目前广泛应用的无氢化学汽相淀积法来制备碳纳米管薄膜16，采用多温区卧式反应炉，以Ф3cm的石英管为反应室，氮气为载气，乙炔为碳源，二茂铁为催化剂，氮气的流量为100～300mL/min，乙炔的流量为40～100mL/min，反应温度为700～800℃，在700℃通过改变氮气的流量、乙炔的流量和二茂铁三者之间的比例关系，在催化剂的量和碳源的流量的比为1g∶100mL/min左右，载气和碳源的流量比为N2∶C2H2＝2∶1到4∶1，气体的总流量不超过300mL/min的条件下就可以在以材质较软的塑料薄板上生长出排列整齐的碳纳米管，即实现了碳纳米管薄膜16的制备。
在本发明实施例的一个优选实施方式中，每层碳纳米管薄膜中的所有碳纳米管两两组成一个对称振子。
在实际应用中，碳纳米管的形状一般类似梯形或三角形，如图2所示，在本发明实施例的一个优选实施方式中，对称振子由两个碳纳米管162和反馈间隙164构成，两个碳纳米管162关于反馈间隙164镜像对称。其中，反馈间隙164的大小可以根据实际的设计需要，即：根据太阳能面板需要吸收的光波的波长而具体设定，例如，在需要进行短波长的光波接收时，可将反馈间隙164设定为更小的值，在需要进行长波长的光波接收时，可将反馈间隙164设定为更大的值。图3为实际使用中在显微镜下拍摄的对称振子的图片。
在本发明提供的优选实施例中，碳纳米管薄膜16的结构阵列所采用对称振子为蝶形结构，请参见图3，这种呈单个蝶形结构的对称振子由两个宽45nm，长200-400nm的碳纳米管162构成，两个碳纳米管162之间有约20nm宽的反馈间隙164，可接收光波的波长可以达到红外线的波长范围，当光通过该反馈间隙164时可聚焦成5nm的光斑。由于碳纳米管162的光学特性，能造成原子电离并产生等离子激元SPP共振，从而共振效应在反馈间隙164的边缘产生强的自由电子集体振荡，又由于反馈间隙164很小，导致静电耦合很强，从而获得巨大的场增强。所以，基于这种结构的碳纳米管薄膜16覆盖在太阳能面板12就能成功接收到红外线，并积聚所有光波的能量。
在本发明实施例的另一个优选实施方式中，每一层碳纳米管薄膜16对称振子呈阵列排列，如图4所示，在电子显微镜下的碳纳米管薄膜的各个对称振子呈阵列排列。
由于传统的太阳能面板12接收光波的波段大多是位于可见波段，只能接收白天的可见光，当在多云阴雨天气时，尤其是夜晚，这种太阳能面板12就几乎不起作用了，转换效率因天气而变，而且效率一直较低，目前光电转化效率大多在15％左右。添加了本发明实施例提供的可以接收红外线的碳纳米管薄膜之后，太阳能面板12无论白天还是黑夜都可以接收大量的红外线能量，大幅度提高太阳能的转化效率。
在实际应用中，通过以下实验来观测增加了根据要求设计而成的可接收红外线的碳纳米管薄膜的太阳能面板的光能量接收范围，实验用品是同一厂家提供的同批次、同尺寸的两块太阳能面板，将其中的一块增加碳纳米管薄膜，而另一块不做任何变化。
选择3种天气情况作对比实验，下面是实验数据列表，
表1太阳能电池面板的开路电压
Figure BDA0000047372470000031
表2太阳能电池面板的短路电流
实验数据如表所示，输出功率为：P＝Isc×Uo，在夜间，无碳纳米管薄膜的太阳能面板的功率P1＝3.346×10-5mW，证明红外线的能量在普通的太阳能面板上是几乎无法接收到的，而添加了碳纳米管薄膜之后，P2＝216.13mW，太阳能面板对接收红外线的效果显著；在天气晴朗的情况下，没有云层对可见光的阻碍，普通的太阳能面板所得的是仅仅只有可见光范围的光波能量；在阴雨天，云层对可见光有很大影响，这是因为可见光的波长比红外线的短，穿透能力较弱，在阴雨天气情况下，可见光很难透过云层到达太阳能面板上，但是红外线的其中一个特性就是穿透云层能力强，所以在阴雨天基本不受影响；在夜间，几乎没有可见光的光波，而在这时红外线的光波依然能被添加有碳纳米管薄膜的太阳能面板所接收到。
在实际应用中，可将上述天线装置应用到很多技术领域。根据本发明实施例的另一个方面，提供了一种移动终端，在该移动终端上应用了上述的天线装置，使移动终端在所述天线装置的作用下同样可以接收波长范围较大的光波，进而转化成电能。
从以上的描述中，可以看出，在本发明实施例中，采用在太阳能面板表面覆盖由碳纳米管制备成的碳纳米管薄膜，扩大可吸收光波的波长范围，解决了普通太阳能面板在没有日照的情况下极大降低了太阳能面板的接收效率问题的问题，进而达到了不用考虑天气和夜晚对光能吸收的影响等因素，在没有日照的情况下继续吸收光能，达到更多的能量积累的效果。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种天线装置，其特征在于，包括：
太阳能面板；以及
覆盖于所述太阳能面板表面的至少一层由碳纳米管制备成的碳纳米管薄膜。
2.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，每层所述碳纳米管薄膜中的所有碳纳米管两两组成一个对称振子，所述对称振子由两个碳纳米管和反馈间隙构成，两个所述碳纳米管关于所述反馈间隙镜像对称。
3.根据权利要求2所述的天线装置，其特征在于，每层所述碳纳米管薄膜中，所有对称振子成阵列排列。
4.根据权利要求2所述的天线装置，其特征在于，所述反馈间隙的大小根据需要吸收的光波的波长确定。
5.根据权利要求2所述的天线装置，其特征在于，所述对称振子为蝶形结构。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的天线装置，其特征在于：所述太阳能面板和所述碳纳米管薄膜终之间设置有等离子激元SPP薄膜。
7.一种移动终端，其特征在于，包括权利要求1至6中任一项所述的天线装置。
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