TW202312509A - Advanced quantum power collector - Google Patents
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Abstract
Description
本申請案對應於2020年1月17日所申請之題為「能量收集器(POWER COLLECTOR)」的美國專利申請案號16/632,220的部分繼續申請案；本申請案要求2018年7月17日所申請之題為「能量收集器(POWER COLLECTOR)」的 PCT/GB2018/052022 的益處及優先權，PCT/GB2018/052022要求2017年 7月18日所申請之題為「能量收集器(POWER COLLECTOR)」的GB申請案GB1711546.0的優先權，所有上述這些申請案均以引用方式併入本文中，如同對其全文進行了複製。This application corresponds to a continuation-in-part of U.S. Patent Application Serial No. 16/632,220, filed January 17, 2020, entitled "POWER COLLECTOR"; Benefits and Priority of PCT/GB2018/052022 Application Entitled "Power Collector (POWER COLLECTOR)", PCT/GB2018/052022 Requires July 18, 2017 Application Entitled "Energy Collector (POWER COLLECTOR) )”, all of which are hereby incorporated by reference as if reproduced in their entirety.
本申請案大體上涉及能量收集器，更具體來說，本申請案涉及能夠將可見光能量及/或紅外能量轉換成電能的先進的量子能量收集器。The present application relates generally to energy harvesters, and more specifically, the present application relates to advanced quantum energy harvesters capable of converting visible light energy and/or infrared energy into electrical energy.
使用塊狀半導體材料(如矽)產生電力以實現典型的光伏電池。這種塊狀半導體材料的發電依賴於吸收能量大於塊狀半導體材料帶隙的光子，這對應於大於紅外光譜中的電磁能的能量。因此，由傳統塊狀半導體材料製成的光伏電池既不吸收紅外能量也不產生電能。值得注意的是，到達地球的太陽能中有一半太陽能的波長係在紅外光譜中，這意味著傳統的光伏電池忽略了到達地球的太陽能中的一半太陽能。挑戰在於開發一種光伏電池來捕獲紅外光譜內的電磁能。Electricity is generated using bulk semiconductor materials such as silicon to realize a typical photovoltaic cell. Power generation from such bulk semiconductor materials relies on absorbing photons with energies greater than the bandgap of the bulk semiconductor material, which corresponds to energies greater than electromagnetic energy in the infrared spectrum. As a result, photovoltaic cells made of traditional bulk semiconductor materials neither absorb infrared energy nor generate electricity. It is worth noting that half of the solar energy that reaches the earth has wavelengths in the infrared spectrum, which means that traditional photovoltaic cells ignore half of the solar energy that reaches the earth. The challenge was to develop a photovoltaic cell to capture electromagnetic energy in the infrared spectrum.
以下呈現了一個或多個示例的簡化概述，以提供對此類示例的基本理解。本[發明內容]不是對所有預期示例的廣泛概述，且既不旨在識別所有示例的關鍵或關鍵要素，也不旨在描繪任何或所有示例的範圍。本[發明內容]的目的是以簡化形式呈現一個或多個示例的一些概念，以作為下文所呈現的[實施方式]的前奏。A simplified overview of one or more examples is presented below to provide a basic understanding of such examples. This [Summary] is not an extensive overview of all contemplated examples, and is intended to neither identify key or critical elements of all examples nor delineate the scope of any or all examples. The purpose of this [Summary] is to present some concepts of one or more examples in a simplified form as a prelude to the [Implementation] presented below.
在一個實施例中，提供了一種光伏收集器，其包括：經配置成吸收入射光並產生電流的光伏電池；沿著光伏電池的周邊設置的電力軸環，電力軸環電耦合到光伏電池的至少一個傳導層；電連接到電力軸環的連接單元，連接單元包括：電連接到電力軸環的正極端子的第一連接器及電連接到電力軸環的負極端子的第二連接器，其中第一連接器和第二連接器設置在光伏收集器的外周邊緣，且其中第一連接器和第二連接器經配置為將光伏收集器與第一相鄰的光伏收集器互連。In one embodiment, there is provided a photovoltaic collector comprising: a photovoltaic cell configured to absorb incident light and generate an electric current; an electrical collar disposed along a perimeter of the photovoltaic cell, the electrical collar being electrically coupled to the photovoltaic cell at least one conductive layer; a connection unit electrically connected to the power collar, the connection unit comprising: a first connector electrically connected to a positive terminal of the power collar and a second connector electrically connected to a negative terminal of the power collar, wherein A first connector and a second connector are disposed on a peripheral edge of the photovoltaic collector, and wherein the first connector and the second connector are configured to interconnect the photovoltaic collector with a first adjacent photovoltaic collector.
在另一個實施例中，光伏收集器進一步包括沿著光伏電池的周邊設置的能量電池，且其中電力軸環電連接到能量電池且經配置為將帶電載流子引導至能量電池。連接單元電連接到能量電池，使得第一連接器電連接到能量電池的陽極，而第二連接器電連接到能量電池的陰極。在另一實施例中，第一連接器為公針連接器且第二連接器為母插座連接器，且第一連接器和第二連接器經設置在光伏收集器的外周邊緣，使得公針連接器與對應的第一相鄰的光伏收集器的母插座連接器可電連接，及母插座連接器與對應的第一相鄰的光伏收集器的公針連接器可電連接。在另一個實施例中，公針連接器是扁平針連接器或圓形針連接器，而母插座連接器是扁平插座連接器或圓形插座連接器。In another embodiment, the photovoltaic collector further includes an energy cell disposed along a perimeter of the photovoltaic cell, and wherein the power collar is electrically connected to the energy cell and configured to direct charge carriers to the energy cell. The connection unit is electrically connected to the energy cell such that the first connector is electrically connected to the anode of the energy cell and the second connector is electrically connected to the cathode of the energy cell. In another embodiment, the first connector is a male pin connector and the second connector is a female socket connector, and the first connector and the second connector are arranged on the peripheral edge of the photovoltaic collector such that the male pin The connector is electrically connectable with the female socket connector of the corresponding first adjacent photovoltaic collector, and the female socket connector is electrically connectable with the male pin connector of the corresponding first adjacent photovoltaic collector. In another embodiment, the male pin connector is a flat pin connector or a round pin connector and the female receptacle connector is a flat receptacle connector or a round receptacle connector.
在另一個實施例中，光伏電池是三角形的光伏電池，且沿著三角形的光伏電池之沿外周邊表面的第一邊緣設置第一連接器和第二連接器。在另一個實施例中，沿著三角形的光伏電池的第一邊緣設置的第一連接器和第二連接器在三角形的光伏電池的第一邊緣的第一頂點附近彼此相鄰地定位。在另一個實施例中，沿著三角形的光伏電池的第一邊緣設置的第一連接器和第二連接器彼此遠離定位，使得第一連接器接近三角形的光伏電池的第一邊緣的一個頂點且第二連接器接近三角形的光伏電池的第一邊的另一個頂點。在另一實施例中，光伏收集器進一步包括：電連接到電力軸環的第二連接單元及電連接至電力軸環的第三連接單元，第二連接單元包括分別電連接到電力軸環的正極端子和負極端子的第一連接器和第二連接器，及第三連接單元包括分別電連接到電力軸環的正極端子和負極端子的的第一連接器和第二連接器。沿著三角形的光伏電池之沿外周邊表面的第二邊緣設置第二連接單元的第一連接器和第二連接器，及沿著三角形的光伏電池之沿外周邊表面的第三邊緣設置第三連接單元的第一連接器和第二連接器。In another embodiment, the photovoltaic cell is a triangular photovoltaic cell, and the first connector and the second connector are disposed along a first edge of the triangular photovoltaic cell along the outer peripheral surface. In another embodiment, the first connector and the second connector disposed along the first edge of the triangular photovoltaic cell are positioned adjacent to each other near the first vertex of the first edge of the triangular photovoltaic cell. In another embodiment, the first connector and the second connector disposed along the first edge of the triangular-shaped photovoltaic cell are located away from each other such that the first connector is close to a vertex of the first edge of the triangular-shaped photovoltaic cell and The second connector is proximate to another vertex of the first side of the triangular photovoltaic cell. In another embodiment, the photovoltaic collector further includes: a second connection unit electrically connected to the power collar and a third connection unit electrically connected to the power collar, the second connection unit includes a second connection unit electrically connected to the power collar, respectively The first connector and the second connector of the positive terminal and the negative terminal, and the third connection unit include the first connector and the second connector electrically connected to the positive terminal and the negative terminal of the power collar, respectively. The first connector and the second connector of the second connection unit are arranged along the second edge of the triangular photovoltaic cell along the outer peripheral surface, and the third connector is arranged along the third edge of the triangular photovoltaic cell along the outer peripheral surface. The first connector and the second connector of the connection unit.
在另一個實施例中，對於第二連接單元和第三連接單元中的每一者，沿著三角形的光伏電池的相應邊緣設置第一連接器和第二連接器，以便彼此相鄰地定位在三角形的光伏電池的相應頂點附近。在另一實施例中，對於第二連接單元和第三連接單元中的每一者，沿著三角形的光伏電池的對應邊緣設置第一連接器和第二連接器，使得第一連接器和第二連接器彼此遠離地定位，且使得第一連接器接近三角形的光伏電池的對應邊緣的一個頂點及第二連接器接近三角形的光伏電池的對應邊緣的另一個頂點。在另一個實施例中，第二連接單元的第一連接器和第二連接器經配置為將光伏收集器與第二相鄰的光伏收集器電連接和互鎖，且其中第三連接單元的第一連接器和第二連接器經配置為將光伏收集器與第三相鄰的光伏收集器電連接和互鎖。In another embodiment, for each of the second connection unit and the third connection unit, the first connector and the second connector are arranged along the corresponding edges of the triangular photovoltaic cell so as to be positioned adjacent to each other at near the corresponding vertices of the photovoltaic cells of the triangle. In another embodiment, for each of the second connection unit and the third connection unit, the first connector and the second connector are arranged along the corresponding edges of the triangular photovoltaic cells, so that the first connector and the third connection unit The two connectors are positioned away from each other such that the first connector is proximate to one vertex of the corresponding edge of the triangular photovoltaic cell and the second connector is proximate to the other vertex of the corresponding edge of the triangular photovoltaic cell. In another embodiment, the first connector and the second connector of the second connection unit are configured to electrically connect and interlock the photovoltaic collector with a second adjacent photovoltaic collector, and wherein the third connection unit The first connector and the second connector are configured to electrically connect and interlock the photovoltaic collector with a third adjacent photovoltaic collector.
在又一個實施例中，光伏電池是矩形光伏電池、五邊形光伏電池、六邊形光伏電池、橢圓形光伏電池和圓形光伏電池中的一者。在又一個實施例中，光伏收集器進一步包括第二連接單元，第二連接單元電連接到電力軸環且包括分別電連接到電力軸環的正極端子和負極端子的第一連接器和第二連接器。在又一個實施例中，第一連接器通過第一互連跡線電連接到電力軸環的正極端子，且第二連接器通過第二互連跡線電連接到電力軸環的負極端子。在又一實施例中，嵌入第一互連跡線和第二互連跡線以便被氣密地密封在光伏收集器的一個或多個保護層內，且其中第一互連跡線和第二互連跡線分別在光伏收集器的外周邊緣處提供從電力軸環的正極端子和負極端子到第一連接器和第二連接器的電氣管線。In yet another embodiment, the photovoltaic cell is one of a rectangular photovoltaic cell, a pentagonal photovoltaic cell, a hexagonal photovoltaic cell, an oval photovoltaic cell, and a circular photovoltaic cell. In yet another embodiment, the photovoltaic collector further comprises a second connection unit electrically connected to the power collar and comprising a first connector and a second connector electrically connected to the positive terminal and the negative terminal of the power collar, respectively. Connector. In yet another embodiment, the first connector is electrically connected to the positive terminal of the power collar by a first interconnection trace, and the second connector is electrically connected to the negative terminal of the power collar by a second interconnection trace. In yet another embodiment, the first interconnect trace and the second interconnect trace are embedded so as to be hermetically sealed within one or more protective layers of the photovoltaic collector, and wherein the first interconnect trace and the second interconnect trace Two interconnecting traces provide electrical conduits from the positive and negative terminals of the power collar to the first and second connectors, respectively, at the peripheral edge of the photovoltaic collector.
在又一實施例中，光伏收集器陣列包括：複數個光伏收集器，每個光伏收集器包括：經配置成吸收入射光並產生電流的光伏電池；沿著光伏電池的周邊設置的電力軸環；複數個電連接至電力軸環的連接單元，其中將每個連接單元設置於光伏收集器的外周邊緣，且每個連接單元經配置成與複數個光伏收集器中的相鄰的光伏收集器電互連，且其中複數個光伏收集器通過複數個光伏收集器的複數個連接單元彼此互連來完全嵌合。In yet another embodiment, a photovoltaic collector array comprises: a plurality of photovoltaic collectors, each photovoltaic collector comprising: a photovoltaic cell configured to absorb incident light and generate electrical current; an electrical collar disposed along the perimeter of the photovoltaic cell a plurality of connection units electrically connected to the power collar, wherein each connection unit is disposed on the outer peripheral edge of the photovoltaic collector, and each connection unit is configured to be connected to an adjacent photovoltaic collector in the plurality of photovoltaic collectors The plurality of photovoltaic collectors are interconnected to each other through the plurality of connection units of the plurality of photovoltaic collectors to be completely embedded.
在又一實施例中，複數個光伏收集器中的每一者是三角形的光伏收集器、矩形光伏收集器、五邊形光伏收集器、六邊形光伏收集器、橢圓形光伏收集器和圓形光伏收集器中的一者。在又一實施例中，複數個完全嵌合的光伏收集器僅通過複數個光伏收集器的複數個連接單元彼此電連接和互鎖，而不需要額外的電纜線。In yet another embodiment, each of the plurality of photovoltaic collectors is a triangular photovoltaic collector, a rectangular photovoltaic collector, a pentagonal photovoltaic collector, a hexagonal photovoltaic collector, an elliptical photovoltaic collector, and a circular photovoltaic collector. One of the shaped photovoltaic collectors. In yet another embodiment, the plurality of fully fitted photovoltaic collectors are electrically connected and interlocked with each other only through the plurality of connection units of the plurality of photovoltaic collectors, without additional cables.
在又一個實施例中，光伏收集器包括光伏電池，光伏電池包括：第一傳導層；第二傳導層；經配置為吸收入射光並產生電流的光伏層，其中光伏層在光伏層的第一側上電連接到第一傳導層且在與第一側相對的第二側上電連接到第二傳導層，其中第一傳導層是超靜電傳導層。在又一個或多個實施例中，超靜電傳導層採用超聲波噴塗技術製成；超靜電傳導層為透明或半透明塗層；超靜電傳導層包括銀奈米線及/或石墨烯；超靜電傳導層的厚度為約200奈米，及第二傳導層是另一個使用超聲波噴塗技術製成的超靜電傳導層。In yet another embodiment, a photovoltaic collector includes a photovoltaic cell comprising: a first conductive layer; a second conductive layer; a photovoltaic layer configured to absorb incident light and generate electrical current, wherein the photovoltaic layer is on the first side of the photovoltaic layer. electrically connected to the first conductive layer on one side and to the second conductive layer on a second side opposite the first side, wherein the first conductive layer is a superstatic conductive layer. In another one or more embodiments, the superstatic conductive layer is made by ultrasonic spraying technology; the superstatic conductive layer is a transparent or translucent coating; the superstatic conductive layer includes silver nanowires and/or graphene; The thickness of the conductive layer is about 200 nm, and the second conductive layer is another superstatic conductive layer made by ultrasonic spraying technique.
在又一個實施例中，光伏層是包括分散有奈米顆粒的聚合物的電漿子(plasmonic)層，其中將奈米顆粒調諧到預定波長的入射光，預定波長的入射光誘導電子在奈米顆粒的表面處振盪，且第一傳導層和第二傳導層經配置為沿著奈米顆粒的表面捕獲振盪電子以產生交流電。光伏層是光子吸收層，光子吸收層經調諧以吸收入射光以沿第一傳導層或第二傳導層產生直流電。光伏層的第二側是入射光從其進入光伏收集器的入射表面側，且其中光伏層的第一側是與入射表面側相對的遠側表面側。In yet another embodiment, the photovoltaic layer is a plasmonic layer comprising a polymer dispersed with nanoparticles, wherein the nanoparticles are tuned to incident light of a predetermined wavelength that induces electrons in the nanoparticle. The surface of the nanoparticle oscillates, and the first conductive layer and the second conductive layer are configured to trap oscillating electrons along the surface of the nanoparticle to generate an alternating current. The photovoltaic layer is a photon-absorbing layer tuned to absorb incident light to generate direct current along the first conducting layer or the second conducting layer. The second side of the photovoltaic layer is the incident surface side from which incident light enters the photovoltaic collector, and wherein the first side of the photovoltaic layer is the distal surface side opposite the incident surface side.
在又一個實施例中，光伏電池是電漿子光伏電池，且光伏層是包括分散有奈米顆粒的聚合物的電漿子層，奈米顆粒經調諧到預定波長的入射光，預定波長的入射光誘導電子在奈米顆粒的表面處振盪，且其中第一傳導層和第二傳導層經配置為沿著奈米顆粒的表面捕獲振盪電子以產生交流電，且其中光伏收集器進一步包括光子光伏電池，光子光伏電池包括：第三傳導層及光子吸收層，光子吸收層與入射表面側上的第一傳導層和遠側表面側上的第三傳導層電連接，其中第三傳導層為另一超靜電傳導層。在又一實施例中，調諧光子吸收層以吸收入射光以產生沿第一傳導層或第三傳導層的直流電，第二傳導層由導電材料或半金屬材料製成，其中第二傳導層沒有採用超聲波噴塗技術製成，第一傳導層和第三傳導層由導電銀奈米線製成，且第一傳導層和第三傳導層採用超聲波噴塗技術。In yet another embodiment, the photovoltaic cell is a plasmonic photovoltaic cell and the photovoltaic layer is a plasmonic layer comprising a polymer dispersed with nanoparticles tuned to incident light of a predetermined wavelength, the predetermined wavelength of Incident light induces electrons to oscillate at the surface of the nanoparticle, and wherein the first conductive layer and the second conductive layer are configured to trap the oscillating electrons along the surface of the nanoparticle to generate an alternating current, and wherein the photovoltaic collector further comprises a photonic photovoltaic The battery, the photon photovoltaic cell comprises: a third conducting layer and a photon absorbing layer, the photon absorbing layer is electrically connected with the first conducting layer on the incident surface side and the third conducting layer on the far side surface side, wherein the third conducting layer is another A superstatic conductive layer. In yet another embodiment, the photon-absorbing layer is tuned to absorb incident light to generate a direct current along the first conducting layer or the third conducting layer, the second conducting layer is made of a conductive material or a semi-metallic material, wherein the second conducting layer has no It is made by ultrasonic spraying technology, the first conductive layer and the third conductive layer are made of conductive silver nanowires, and the first conductive layer and the third conductive layer are made by ultrasonic spraying technology.
在又一個實施例中，光伏電池包括：第一傳導層；第二傳導層；經配置為吸收入射光並產生電流的光伏層，其中光伏層電連接到光伏層的入射表面側上的第二傳導層，入射表面側是入射光由此進入光伏層的一側，且其中光伏層進一步電連接至在光伏層的遠側表面側上的第一傳導層，遠側表面側與入射表面側相對，其中第一傳導層為超靜電傳導層，此超靜電傳導層採用超聲波噴塗技術製成。在又一實施例中，超靜電傳導層：(i)是透明或半透明的，(ii)包括銀奈米線和石墨烯中的至少一者，以及(iii)具有約200奈米的厚度，且第二傳導層是由導電或半金屬材料製成的透明傳導層，第二傳導層不是採用超聲波噴塗技術製成。In yet another embodiment, a photovoltaic cell includes: a first conductive layer; a second conductive layer; a photovoltaic layer configured to absorb incident light and generate electrical current, wherein the photovoltaic layer is electrically connected to the second conductive layer on the incident surface side of the photovoltaic layer; The conductive layer, the incident surface side is the side from which incident light enters the photovoltaic layer, and wherein the photovoltaic layer is further electrically connected to the first conductive layer on the far side surface side of the photovoltaic layer, the far side surface side being opposite to the incident surface side , wherein the first conductive layer is a super-static conductive layer, and the super-static conductive layer is made by ultrasonic spraying technology. In yet another embodiment, the superstatic conductive layer: (i) is transparent or translucent, (ii) includes at least one of silver nanowires and graphene, and (iii) has a thickness of about 200 nanometers , and the second conductive layer is a transparent conductive layer made of conductive or semi-metallic material, and the second conductive layer is not made by ultrasonic spraying technology.
在又一個實施例中，光伏電池進一步包括第一二極體層及第二二極體層，第一二極體層夾在第一傳導層和光伏層之間且第二二極體層夾在光伏層和第二傳導層之間，其中光伏層是具有分散在其中的奈米顆粒的聚合物層，其中聚合物層從入射光產生交流電，且其中光伏層是實現量子點且經配置為從入射光產生直流電的半導體層。In yet another embodiment, the photovoltaic cell further comprises a first diode layer sandwiched between the first conductive layer and the photovoltaic layer and a second diode layer sandwiched between the photovoltaic layer and the photovoltaic layer. Between the second conductive layer, wherein the photovoltaic layer is a polymer layer having nanoparticles dispersed therein, wherein the polymer layer generates alternating current from incident light, and wherein the photovoltaic layer is quantum dot-implemented and configured to generate alternating current from incident light DC semiconductor layer.
在又一個實施例中，光伏電池進一步包括：連接到第一傳導層和第二傳導層以基於被光伏層吸收的入射光汲取電流的電力軸環；電耦合至電力軸環的能量電池，能量電池經配置為儲存由光伏電池產生的電流，及複數個連接單元，每個連接單元包括公針連接器和母插座連接器，沿著光伏電池的外周邊緣設置複數個連接單元，其中每個連接單元與電力軸環和能量電池電連接，且其中每個連接單元經調適成與相鄰的光伏電池的相鄰連接單元連接，以將光伏電池與複數個相鄰的光伏電池完全嵌合及電氣互連和互鎖，而不需要額外的電纜線。In yet another embodiment, the photovoltaic cell further comprises: a power collar connected to the first conductive layer and the second conductive layer to draw current based on incident light absorbed by the photovoltaic layer; an energy cell electrically coupled to the power collar, the energy The battery is configured to store the current generated by the photovoltaic cell, and a plurality of connection units, each connection unit includes a male pin connector and a female socket connector, and a plurality of connection units are arranged along the peripheral edge of the photovoltaic cell, wherein each connection unit The units are electrically connected to the power collar and the energy cell, and wherein each connection unit is adapted to connect to an adjacent connection unit of an adjacent photovoltaic cell to fully interlock and electrically connect the photovoltaic cell to the plurality of adjacent photovoltaic cells. Interconnect and interlock without the need for additional cables.
根據第一態樣，提供了一種光伏電池，其包括：第一傳導層；第二傳導層；電耦合至第一傳導層的光子吸收層，調諧光子吸收層以吸收第一波長的入射光以沿第一傳導層產生第一電流，及電耦合到光子吸收層和第二傳導層的電漿聲波(plasma-sonic)（也稱為電漿子）層，電漿聲波層包括奈米顆粒，將奈米顆粒調諧到入射光的第二波長，從而誘導電子在奈米顆粒的表面處振盪。According to a first aspect, there is provided a photovoltaic cell comprising: a first conducting layer; a second conducting layer; a photon absorbing layer electrically coupled to the first conducting layer, the photon absorbing layer being tuned to absorb incident light of a first wavelength to generating a first electrical current along the first conducting layer, and electrically coupling to the photon-absorbing layer and a plasma-sonic (also referred to as plasmonic) layer of the second conducting layer, the plasmonic layer comprising nanoparticles, The nanoparticles are tuned to a second wavelength of incident light, thereby inducing electrons to oscillate at the surface of the nanoparticles.
根據第二態樣，提供了一種太陽能光伏收集器，其包括：第一態樣的光伏電池；電耦合到第一傳導層的第一電極，及電耦合到電漿聲波層和光子吸收層的第二電極，其中第一電極與第二電極電隔離。According to a second aspect, there is provided a solar photovoltaic collector comprising: the photovoltaic cell of the first aspect; a first electrode electrically coupled to the first conductive layer, and a plasmonic layer electrically coupled to the photon absorbing layer. A second electrode, wherein the first electrode is electrically isolated from the second electrode.
根據第三態樣，提供了一種太陽能光伏陣列，其包括：複數個第二態樣的太陽能光伏收集器，此等太陽能光伏收集器經配置為彼此完全嵌合。According to a third aspect, there is provided a solar photovoltaic array comprising: a plurality of solar photovoltaic collectors of the second aspect, the solar photovoltaic collectors being configured to be fully interlocked with each other.
根據一些示例，光伏電池包括第一傳導層；第二傳導層；電耦合到第一傳導層的光子吸收層（經配置為吸收短於入射光的第一波長的入射光以沿第一傳導層產生第一電流的光子吸收層），及電耦合到光子吸收層和第二傳導層的電漿聲波層，且電漿聲波層包括奈米顆粒，奈米顆粒經配置為誘導電子在比入射光的第二波長短的奈米顆粒的表面處振盪。According to some examples, a photovoltaic cell includes a first conducting layer; a second conducting layer; a photon-absorbing layer (configured to absorb incident light shorter than a first wavelength of the incident light to travel along the first conducting layer) electrically coupled to the first conducting layer; a photon-absorbing layer generating a first current), and a plasmonic layer electrically coupled to the photon-absorbing layer and the second conducting layer, and the plasmonic layer includes nanoparticles configured to induce electrons to flow faster than incident light A second wavelength shorter than that of the nanoparticles oscillates at the surface.
在一些示例中，光伏電池進一步包括整流器橋，整流器橋經配置為針對第一輸入或第二輸入處的任何極性提供相對於參考接地的相同極性的輸出，其中第一輸入電耦合到第二傳導層，且第二輸入端電耦合到電漿聲波層。在一些示例中，光伏電池進一步包括跨整流器橋的輸出和參考接地電耦合的能量電池。在一些示例中，光伏電池進一步包括經配置為氣密密封光子吸收層、電漿聲波層和第二傳導層的基板。In some examples, the photovoltaic cell further includes a rectifier bridge configured to provide an output of the same polarity with respect to a reference ground for any polarity at the first input or the second input, wherein the first input is electrically coupled to the second conductive layer, and the second input terminal is electrically coupled to the plasmonic wave layer. In some examples, the photovoltaic cell further includes an energy cell electrically coupled across the output of the rectifier bridge and the reference ground. In some examples, the photovoltaic cell further includes a substrate configured to hermetically seal the photon absorbing layer, the plasmonic layer, and the second conductive layer.
根據一些示例，太陽能光伏收集器包括至少一個光伏電池，至少一個光伏電池具有第一傳導層和電漿聲波層、電連接到第一傳導層的第一電極和電連接到電漿聲波層和光子吸收層的第二電極。第一電極與第二電極電絕緣。至少一個光伏電池進一步包括第二傳導層和電耦合到第一傳導層的光子吸收層。光子吸收層經配置為吸收比入射光的第一波長短的入射光以沿著第一傳導層產生第一電流，且其中電漿聲波層電耦合到光子吸收層和第二傳導層，電漿聲波層包括奈米顆粒，奈米顆粒經配置為誘導電子在比入射光的第二波長短的奈米顆粒的表面處振盪。According to some examples, a solar photovoltaic collector includes at least one photovoltaic cell having a first conducting layer and a plasmonic layer, a first electrode electrically connected to the first conducting layer and electrically connected to the plasmonic layer and the photon The second electrode of the absorbing layer. The first electrode is electrically insulated from the second electrode. At least one photovoltaic cell further includes a second conducting layer and a photon absorbing layer electrically coupled to the first conducting layer. The photon absorbing layer is configured to absorb incident light shorter than the first wavelength of the incident light to generate a first current along the first conducting layer, and wherein the plasmonic wave layer is electrically coupled to the photon absorbing layer and the second conducting layer, the plasmonic The acoustic layer includes nanoparticles configured to induce electrons to oscillate at the surface of the nanoparticles at a shorter wavelength than the incident light.
在一些示例中，太陽能光伏收集器進一步包括整流器橋，整流器橋經配置為針對第一輸入或第二輸入處的任何極性提供相對於參考接地的相同極性的輸出，其中第一輸入電耦合到第二傳導層，且第二輸入電耦合到電漿聲波層。在一些示例中，太陽能光伏收集器進一步包括跨整流器橋的輸出和參考接地電耦合的能量電池。在一些示例中，太陽能光伏收集器進一步包括經配置為氣密密封光子吸收層、電漿聲波層和第二傳導層的基板。In some examples, the solar photovoltaic collector further includes a rectifier bridge configured to provide an output of the same polarity relative to a reference ground for any polarity at the first input or the second input, wherein the first input is electrically coupled to the second two conductive layers, and the second input is electrically coupled to the plasmonic layer. In some examples, the solar photovoltaic collector further includes an energy cell electrically coupled across the output of the rectifier bridge and the reference ground. In some examples, the solar photovoltaic collector further includes a substrate configured to hermetically seal the photon absorbing layer, the plasmonic layer, and the second conducting layer.
在一些示例中，太陽能光伏收集器進一步包括附接到光伏收集器且電耦合到第一電極和第二電極的電力傳輸電路，其中電力傳輸電路經配置為感測電網的瞬時功率、感測光伏收集器產生的瞬時功率，及將光伏收集器產生的電能掃入電網。In some examples, the solar photovoltaic collector further includes a power transfer circuit attached to the photovoltaic collector and electrically coupled to the first electrode and the second electrode, wherein the power transfer circuit is configured to sense instantaneous power of the grid, sense photovoltaic The instantaneous power generated by the collector, and the electric energy generated by the photovoltaic collector is swept into the grid.
根據一些示例，太陽能光伏收集器陣列包括複數個經配置為彼此完全嵌合的太陽能光伏收集器，且每個光伏收集器包括:具有第一傳導層和電漿聲波的至少一個光伏電池，電連接至第一傳導層的第一電極，及電連接至電漿聲波層和光子吸收層的第二電極。第一電極與第二電極電絕緣。至少一個光伏電池進一步包括第二傳導層和電耦合到第一傳導層和第二傳導層的光子吸收層。光子吸收層經配置為吸收比入射光的第一波長短的入射光以沿著第一傳導層產生第一電流，且其中電漿聲波層電耦合到光子吸收層和第二傳導層，電漿聲波層包括奈米顆粒，奈米顆粒經配置為誘導電子在比入射光的第二波長短的奈米顆粒的表面處振盪。According to some examples, a solar photovoltaic collector array includes a plurality of solar photovoltaic collectors configured to be fully interlocked with each other, and each photovoltaic collector includes at least one photovoltaic cell having a first conductive layer and a plasmonic wave, electrically connected A first electrode to the first conducting layer, and a second electrode electrically connected to the plasmonic layer and the photon absorbing layer. The first electrode is electrically insulated from the second electrode. At least one photovoltaic cell further includes a second conducting layer and a photon absorbing layer electrically coupled to the first conducting layer and the second conducting layer. The photon absorbing layer is configured to absorb incident light shorter than the first wavelength of the incident light to generate a first current along the first conducting layer, and wherein the plasmonic wave layer is electrically coupled to the photon absorbing layer and the second conducting layer, the plasmonic The acoustic layer includes nanoparticles configured to induce electrons to oscillate at the surface of the nanoparticles at a shorter wavelength than the incident light.
在一些示例中，太陽能光伏收集器陣列進一步包括整流器橋，整流器橋經配置為針對第一輸入或第二輸入處的任何極性提供相對於參考接地的相同極性的輸出，其中第一輸入電耦合到第二傳導層且第二輸入電耦合到電漿聲波層。在一些示例中，太陽能光伏收集器陣列進一步包括跨整流器橋的輸出和參考接地電耦合的能量電池。在一些示例中，每個光伏收集器進一步包括經配置為氣密密封光子吸收層、電漿聲波層和第二傳導層的基板。In some examples, the solar photovoltaic collector array further includes a rectifier bridge configured to provide an output of the same polarity relative to a reference ground for any polarity at the first input or the second input, wherein the first input is electrically coupled to The second conductive layer and the second input are electrically coupled to the plasmonic layer. In some examples, the solar photovoltaic collector array further includes an energy cell electrically coupled across the output of the rectifier bridge and the reference ground. In some examples, each photovoltaic collector further includes a substrate configured to hermetically seal the photon absorbing layer, the plasmonic layer, and the second conducting layer.
在一些示例中，每個相應的太陽能光伏收集器進一步包括附接到太陽能光伏收集器且電耦合到第一電極和第二電極的電力傳輸電路，其中電力傳輸電路經配置為感測電網的瞬時功率、感測光伏收集器產生的瞬時功率，及將光伏收集器產生的電能掃入電網。在一些示例中，太陽能光伏收集器陣列進一步包括經配置為支撐建築物的複數個太陽能光伏收集器的安裝組件。光伏電池、光伏收集器和光伏陣列可用於多種應用，例如建築物、人行道、牆壁、家庭、車輛、飛機、火車和輪船。In some examples, each respective solar photovoltaic collector further includes a power transfer circuit attached to the solar photovoltaic collector and electrically coupled to the first electrode and the second electrode, wherein the power transfer circuit is configured to sense a momentary Power, sensing the instantaneous power generated by the photovoltaic collector, and sweeping the electric energy generated by the photovoltaic collector into the grid. In some examples, the solar photovoltaic collector array further includes a mounting assembly configured to support a plurality of solar photovoltaic collectors of a building. Photovoltaic cells, photovoltaic collectors and photovoltaic arrays are used in a variety of applications such as buildings, sidewalks, walls, homes, vehicles, airplanes, trains and ships.
下文結合附圖闡述的[實施方式]旨在作為對各種配置的描述，並不旨在表示可實施本文描述的概念的唯一配置。[實施方式]包括用於提供對各種概念的透徹理解的特定細節。然而，對於所屬技術領域中具有通常知識者將顯而易見的是，可在沒有這些具體細節的情況下實施這些概念。在某些情況下，眾所周知的結構和組件以方框圖形式顯示以避免混淆這些概念。[Embodiments] set forth below with reference to the drawings are intended as descriptions of various configurations, and are not intended to represent the only configurations in which the concepts described herein may be implemented. [The detailed description] includes specific details to provide a thorough understanding of various concepts. It will be apparent, however, to one of ordinary skill in the art that these concepts may be practiced without these specific details. In some instances, well-known structures and components are shown in block diagram form to avoid obscuring the concepts.
現在將參考各種電子元件呈現光伏收集器的示例。將在以下詳細說明中描述這些電子元件，並在附圖中藉由各種方塊、組件、電路、步驟等（統稱為「元件」）進行說明。舉例來說，可使用一個或多個處理器來實施微控制器/處理器102(圖1A)的元件、或元件的任何部分或元件的任何組合。處理器的示例包括微處理器、微控制器、圖形處理單元(GPU)、中央處理單元(CPU)、應用處理器、數位信號處理器(DSP)、精簡指令集計算 (RISC)處理器、系統單晶片(SoC)、基帶處理器、現場可程式化閘陣列(FPGA)、可程式化邏輯裝置 (PLD)、狀態機、邏輯閘、分立硬體電路和其他經配置成執行本申請案通篇描述的各種功能的合適硬體。處理系統中的一個或多個處理器可執行軟體。軟體應廣義地解釋為指令、指令集、代碼、代碼段、程式代碼、程式、子程式、軟體組件、應用程式、軟體應用程式、套裝軟體、常式、子常式、物件、可執行文件、執行緒、程序及函數等，無論是指軟體、韌體、中介軟體、微指令、硬體描述語言或其他。Examples of photovoltaic collectors will now be presented with reference to various electronic components. These electronic components will be described in the following detailed description and illustrated by various blocks, components, circuits, steps, etc. (collectively referred to as "components") in the accompanying drawings. For example, one or more processors may be used to implement the elements of microcontroller/processor 102 (FIG. 1A), or any portion of the elements or any combination of elements. Examples of processors include microprocessors, microcontrollers, graphics processing units (GPUs), central processing units (CPUs), applications processors, digital signal processors (DSPs), reduced instruction set computing (RISC) processors, system Single Chips (SoCs), baseband processors, Field Programmable Gate Arrays (FPGAs), Programmable Logic Devices (PLDs), state machines, logic gates, discrete hardware circuits, and other Suitable hardware for the various functions described. One or more processors in the processing system may execute software. Software shall be construed broadly as instructions, sets of instructions, code, code segments, program code, programs, subroutines, software components, applications, software applications, packages, routines, subroutines, objects, executables, Threads, programs, and functions, whether referring to software, firmware, middleware, microinstructions, hardware description languages, or otherwise.
因此，在一個或多個示例中，可用硬體、軟體或其任何組合來實施光伏收集器的態樣。可將在軟體中實施的態樣存儲成或編碼成電腦可讀取媒體上的一個或多個指令或代碼。電腦可讀取媒體可包括用於承載或具有存儲在其上的電腦可執行指令或資料結構的暫時性或非暫時性的電腦存儲媒體。暫時性和非暫時性的存儲媒體兩者皆可以是作為處理系統一部分的電腦可存取的任何可用媒體。作為示例而非限制，此類電腦可讀取媒體可包括隨機存取記憶體(RAM)、唯讀記憶體(ROM)、電子抹除式可程式化ROM(EEPROM)、光碟存儲器、磁碟存儲器、其他磁性存儲裝置、上述類型的電腦可讀取媒體的組合，或可用於以電腦可存取的指令或資料結構的形式存儲電腦可執行代碼的任何其他媒體。此外，當通過網路或其他通訊連接（硬連線、無線或上述的組合）傳輸資訊或將資訊提供到電腦時，電腦或處理系統正確地將連接確定為暫時性或非暫時性電腦可讀取媒體，這取決於特定的媒體。因此，任何此類連接都被適當地稱為電腦可讀取媒體。上述的組合也應包括在電腦可讀取媒體的範圍內。非暫時性電腦可讀取媒體不包括信號本身和空中界面。Thus, in one or more examples, aspects of a photovoltaic collector may be implemented in hardware, software, or any combination thereof. Aspects implemented in software may be stored or encoded as one or more instructions or code on a computer-readable medium. Computer-readable media may include transitory or non-transitory computer storage media for carrying or having computer-executable instructions or data structures stored thereon. Both transitory and non-transitory storage media can be any available media that can be accessed by a computer that is part of the processing system. By way of example and not limitation, such computer-readable media may include random access memory (RAM), read only memory (ROM), electronically erasable programmable ROM (EEPROM), optical disk storage, magnetic disk storage , other magnetic storage devices, combinations of computer-readable media of the above types, or any other medium that can be used to store computer-executable code in the form of computer-accessible instructions or data structures. In addition, when information is transmitted over a network or other communication link (hardwired, wireless, or a combination of the above) or provided to a computer, the computer or processing system correctly identifies the connection as either temporary or non-transitory computer-readable Take the media, depending on the specific media. Thus, any such connection is properly termed a computer-readable medium. Combinations of the above should also be included within the scope of computer-readable media. Non-transitory computer readable media do not include the signal itself and the air interface.
本申請案描述了一種混合的光伏收集器，其包括光子吸收層和電漿聲波層(或稱為電漿子(plasmonic)層)。光子吸收層經配置為從入射光產生電子－空穴對。在一些配置中，光子吸收層經配置為從波長短於700奈米的入射光產生電子－空穴對，波長短於700奈米的入射光對應於可見光和紫外光譜中的頻率。在一些配置中，光子吸收層經配置為從波長大於700奈米的入射光產生電子－空穴對，波長大於700奈米的入射光對應於紅外光譜中的頻率。光子吸收層的電子－空穴對的產生在傳導層中感應出直流，傳導層係電耦合到在混合的光伏收集器的周邊處的電力軸環。除了光子吸收層之外，電漿子層還平行地向電力軸環提供電流。具體來說，具有電漿子類型特性的電漿子層經配置為誘導來自入射光的帶電載流子（例如，電子、空穴等）振盪。在一些配置中，電漿子層經配置為從短於700奈米的入射光誘導帶電載流子（例如，電子、空穴等）振盪，短於700奈米的入射光對應於可見光和紫外光譜中的頻率。在一些配置中，電漿層經配置為從大於700奈米的入射光誘導帶電載流子（例如，電子、空穴等）振盪，大於700奈米的入射光對應於紅外光譜中的頻率。帶電載流子（例如電子、空穴等）產生交流電，當耦合到混合的光伏收集器周邊的電力軸環時，交流電將電流整流並引導電流至能量電池或逆變器以備將來使用。The present application describes a hybrid photovoltaic collector comprising a photon absorbing layer and a plasmonic layer (or called a plasmonic layer). The photon absorbing layer is configured to generate electron-hole pairs from incident light. In some configurations, the photon-absorbing layer is configured to generate electron-hole pairs from incident light having wavelengths shorter than 700 nanometers, corresponding to frequencies in the visible and ultraviolet spectra. In some configurations, the photon-absorbing layer is configured to generate electron-hole pairs from incident light having a wavelength greater than 700 nanometers, which corresponds to frequencies in the infrared spectrum. The generation of electron-hole pairs in the photon-absorbing layer induces a direct current in the conducting layer, which is electrically coupled to an electrical collar at the periphery of the hybrid photovoltaic collector. In addition to the photon-absorbing layer, the plasmonic layer supplies current to the electric collar in parallel. Specifically, the plasmonic layer having plasmonic-type properties is configured to induce oscillation of charge carriers (eg, electrons, holes, etc.) from incident light. In some configurations, the plasmonic layer is configured to induce charge carrier (e.g., electrons, holes, etc.) oscillations from incident light shorter than 700 nm, which corresponds to visible and ultraviolet frequencies in the spectrum. In some configurations, the plasmonic layer is configured to induce charge carrier (eg, electrons, holes, etc.) oscillations from incident light greater than 700 nm corresponding to frequencies in the infrared spectrum. Charged carriers (e.g. electrons, holes, etc.) generate an alternating current which, when coupled to an electrical collar around the hybrid photovoltaic collector, rectifies and directs the current to an energy cell or inverter for future use.
圖1A和1B圖示了示例性的基於電漿子的光伏收集器100的前視圖和側視圖。在此示例中，光伏收集器100具有三角形形狀且包括微控制器/處理器102、電力軸環104、連接單元105和能量電池106。光伏收集器100可以是其中三個邊中的每一個邊都具有相同的長度的等邊三角形、其中三個邊中的兩個邊具有相同的長度的等腰三角形，或其中三個邊的長度都不相同的不等邊三角形。1A and 1B illustrate front and side views of an exemplary plasmon-based
如圖1A所示，微控制器/處理器102位於三角形角的頂點附近。在這種情況下，將微控制器/處理器102嵌入在光伏收集器100內。也就是說，將微控制器/處理器102製造在光伏收集器100的一個或多個保護層內以便被氣密地密封在光伏收集器100內，光伏收集器100保護微控制器/處理器102免受元素(例如，雨、雪、風、灰塵等)的影響且確保微控制器/處理器102的周邊在製造時正確連接。在一些配置中，將微控制器/處理器102設置在絕緣表面上且電耦合到光伏收集器100的部分。As shown in FIG. 1A, the microcontroller/
如此一來，微控制器/處理器102獨立於光伏收集器100且可被單獨修改。在一些配置中，微控制器/處理器102包括冗餘。例如，在一些情況下，可將第一微控制器/處理器102嵌入在且可將第二微控制器/處理器102設置在絕緣表面上，且將第二微控制器/處理器102電耦合到光伏收集器100的部分。在其他配置中，微控制器/處理器102位於三角形角的兩個或多個頂點處。As such, the microcontroller/
此外，微控制器/處理器102包括電耦合到一個或多個處理器的記憶體。一般而言，微控制器/處理器102包括一個或多個可程式化的輸入/輸出周邊裝置1104(見圖11)。例如，至少一個可程式化的輸入/輸出周邊裝置可以是位於能量電池106的陽極及/或陰極處的電壓感測器。在這樣的配置中，電壓感測器經配置為檢測光伏收集器100或能量電池106的陽極及/或陰極處的瞬時電壓。在一些示例中，至少一個可程式化輸入/輸出周邊裝置是電流感測器，電流感測器經配置為檢測來自光伏收集器100或能量電池106的陽極及/或陰極的電流。在一些示例中，至少一個可程式化輸入/輸出周邊裝置是阻抗感測器，阻抗感測器經配置為檢測電網的阻抗。在一些示例中，至少一個可程式化輸入/輸出周邊裝置是與電力橋或電力逆變器通訊的通訊介面電路。在一些情況下，通訊介面電路包括通用序列匯流排（USB），通用序列匯流排（USB）經配置為與能量電池、電力橋、電力逆變器、並網或其他電子元件相接以平衡負載並促進配電。Additionally, microcontroller/
如圖1A所示，電力軸環104位於三角形的光伏收集器100的周邊周圍。電力軸環104經配置為將帶電載流子（例如，電子、空穴等）引導至能量電池106或逆變器1130（圖11）。將電力軸環104電性耦接到至少一傳導層，且電力軸環104由半導體材料製成，半導體材料如矽(多晶矽或單晶矽)、鍺、碲化鎘、銅銦鎵硒、砷化鎵(GaAs)及砷化銦鎵等。電力軸環104進一步經配置為與一個或多個相鄰的光伏收集器電耦合。如下文結合圖12和圖13更詳細地示出，電力軸環104可包括插座特徵，如用於與相鄰的光伏收集器連接(例如，電耦合)的公連接器和母連接器。即，第一光伏收集器100可沿著光伏收集器100的相應邊緣與第二光伏收集器100互鎖，以便電耦合每個相應光伏收集器100的電力軸環104。在一些情況下，一個或多個相鄰的光伏收集器與光伏收集器100完全嵌合（例如，相鄰的光伏收集器之間幾乎沒有間隙或沒有間隙）。As shown in FIG. 1A , a
如圖1A所示，能量電池106位於光伏收集器100的邊緣。能量電池106包括陽極(例如，正極端子)和陰極(例如，負極端子)。能量電池106可以是電池、電容器或其他能夠儲存電荷的電能儲存裝置。能量電池106提供蓄電器並提供到交流電(例如，IAC)的低阻抗路徑，從而消除循環電荷(例如，漣波)。在一些示例中，能量電池106是鋰離子(Li-ion)電池。在一些情況下，能量電池106是具有一個或多個能量電池的電池。在一些情況下，能量電池106是Li-ion電池。在一些情況下，能量電池106是鋰聚合物電池。在一些示例中，能量電池l06基於鈷酸鋰(LiCoO
2)、磷酸鐵鋰(LiFePO
4)、鋰離子錳氧化物(LiMn
2O
4、Li
2MnO
3或LMO)、鋰鎳錳鈷氧化物(LiNiMnCoO
2或NMC)、鋰鎳鈷鋁氧化物（LiNiCoAlO
2或NCA）、鈦酸鋰（Li
4Ti
5O
12或LTO）和鋰硫 (LS)中的至少一者。在一些示例中，能量電池106是鎳金屬氫化物(NiMH)電池。
As shown in FIG. 1A , an
能量電池106和電力軸環104的位置在光伏收集器100的周邊和邊緣處，以便與相鄰的光伏收集器完全嵌合而沒有重疊或間隙。圖2示出了用於完全嵌合光伏收集器陣列的示例性的基於電漿子的光伏電池(例如，光伏收集器100A-100G)的各種形狀的前視圖。例如，當從正面看時，光伏收集器100可以是多邊形。例如，光伏收集器可以是等邊/等腰三角形的光伏收集器100或不等邊三角形的光伏收集器100A。在一些情況下，光伏收集器100是正方形/矩形的光伏收集器100B。在一些情況下，光伏收集器100是菱形/鑽石形的光伏收集器100C。在一些情況下，光伏收集器100是六邊形的光伏收集器100D。在一些情況下，光伏收集器100是箭頭形的光伏收集器100E。在其他示例中，當從正面看時，光伏收集器100是彎曲的。例如，光伏收集器100可具有圓形的光伏收集器100F或環形的光伏收集器100G。應當理解的是，一個或多個不同形狀的光伏收集器100可完全嵌合在一起。例如，圓形的光伏收集器100F可互鎖(例如，完全嵌合、電耦合)到環形的光伏收集器100G的開口中。同樣地，六邊形的光伏收集器100D可與三角形的光伏收集器100、不等邊三角形的光伏收集器100A、正方形/矩形的光伏收集器100B、菱形/鑽石形的光伏收集器100C和箭頭形的光伏收集器100E中的任何一者互鎖（例如，完全嵌合、電耦合）。The
如圖1B所示，光伏收集器100也可以是非平面的(例如，彎曲的)。彎曲的（例如，角度為23.5°）光伏收集器可使入射光透鏡化，從而提高光子吸收層上的吸收效率或提高電漿子層（電漿聲波層）中帶電載流子（例如，電子、空穴等）振盪提取的效率。其他彎曲及/或鋸齒狀的形狀也被考慮在內。例如，圖3圖示了示例性的基於電漿子的光伏收集器(例如，電池、面板)的各種側視圖。具體來說，光伏收集器可以是平面的或平坦的，如平面的光伏收集器100'(圖3)所示。在一些示例中，當從側面觀察時，光伏收集器可朝著入射光的入射表面231伸長，如三角形的光伏收集器100（例如，凸出的）所示；或光伏收集器可遠離入射表面231伸長，如凹形的光伏收集器100*（圖3）所示。As shown in Figure IB,
在一些示例中，當從側面觀察時，光伏收集器可包括單個起伏，如單起伏形的光伏收集器100
#(圖3)所示。在一些示例中，當從側面觀察時，光伏收集器可包括多個起伏，如多起伏形的光伏收集器100"（圖3）所示。在一些示例中，當從側面觀察時，光伏收集器可以是鋸齒狀的，如鋸齒狀的光伏收集器1000†所示。在一些配置中，太陽能光伏收集器100沿著光入射表面是非平面的。在一些配置中，太陽能光伏收集器100沿著光入射表面是以0到23.5度之間的弧角彎曲的。
In some examples, a photovoltaic collector may comprise a single undulation when viewed from the side, as shown in single undulation-shaped photovoltaic collector 100 # (FIG. 3). In some examples, when viewed from the side, the photovoltaic collector can include multiple undulations, as shown in multi-relief shaped
光伏收集器100的各種側視圖的曲率或表面可以隨著方向而改變。例如，表面可朝向入射光伸長，如圖3的三角形的光伏收集器100(例如，凸出的)所示，且表面可在x-y平面和y-z平面上延伸以形成拋物面或球面等(圖8)。亦應當理解的是，可設想上述形狀的各種組合。例如，光伏收集器可具有多個起伏（例如，100”（圖3））且為六邊形（例如，100D（圖2））。The curvature or surface of the various side views of
如圖1至圖3中所示的一個或多個光伏收集器所示的每個光伏收集器100可包括用於互連(例如，完全嵌合、電耦合、電連接及互鎖等)彼此相鄰的多個光伏收集器100的結構和對應電路系統。Each of the
互連多個光伏收集器的一種機制（例如，模組）可以是為每個光伏收集器100實施經由橋接電路耦合到電力軸環104及/或能量電池106的陽極和陰極的電纜線，並將接線盒連接到電纜線。然而，這種與電纜線和接線盒的互連機制會導致成本增加並使每個光伏模組體積更大。此外，這種互連機制會導致不引人注目的外觀，並增加安裝和互連的勞動力成本。One mechanism (e.g., modules) for interconnecting multiple photovoltaic collectors may be to implement a cable for each
為了克服上述問題，光伏收集器100配備有一個或多個連接單元105，如圖1A、圖12A至圖12D及圖13所示。圖12A至圖12D示出了配備有一個或多個連接單元105的示例性的光伏收集器100的前視圖。縱然未於圖1A和圖12A至圖12D中具體示出，可嵌入由導電材料（例如，銅、鋁、多晶矽、不銹鋼及石墨烯等）製成的互連跡線（例如，電耦合跡線）以便在一個或多個光伏收集器100的保護層內製造且被氣密地密封在光伏收集器100內。互連跡線可經配置為提供電氣管線，電器管線從經嵌入在光伏收集器100的層內的電力軸環104或能量電池106的正極端子（陽極）及經嵌入在光伏收集器100的層內的電力軸環104或能量電池106的負極端子（陰極）到一個或多個連接單元105，使得電力軸環104或能量電池106的正極端子（陽極）連接到公針連接器105A，且電力軸環104或能量電池106的負極端子在光伏收集器100的邊緣處經連接到母插座連接器105B。In order to overcome the above-mentioned problems, the
因此，如圖12A所示，公針連接器105A和母插座連接器105B電耦合到光伏收集器100的電力軸環104(或能量電池106)，且連接單元105(其包括連接器105A和連接器105B)提供連接機制以互連(例如，電耦合)光伏收集器100和相鄰的光伏收集器。Thus, as shown in FIG. 12A, the
公針連接器105A可以是微型公針連接器，且母插座連接器105B可以是經設置在收集器100的邊緣處的微型配合插座母連接器，如圖12A至圖12D和圖13所示。例如，微型公針連接器和微型配合母連接器可以是廣泛用於IoT和智慧型電子裝置的迷你USB連接器。公針連接器105A和母插座連接器105B的設計、形狀和類型不旨在進行限制。例如，連接器105A和連接器105B可以是扁平的或圓形的針連接器和插座連接器。The
如圖12A至圖12B所示，設置在每個光伏收集器100上的連接單元105的位置和數量並不旨在限制。例如，圖12A圖示了具有沿光伏收集器100的三個邊緣之一個邊緣設置的連接單元105（其包括連接器105A和連接器105B）的光伏收集器100。如圖12A所示，沿著邊緣且靠近三角形角122的頂點定位連接單元105。作為另一示例，圖12B圖示了具有分別沿著光伏收集器100的三個邊緣中的每一者設置的連接單元105（每個連接單元105包括連接器105A和105B）的光伏收集器100。如圖12B所示，分別沿著三角形的光伏收集器100的三個邊緣且靠近三個三角形角定位連接單元105。As shown in FIGS. 12A-12B , the location and number of
進一步地，如圖12A至圖12D所示，每個連接單元105的連接器105A和連接器150B之間的距離不旨在限制。例如，如圖12A至圖12B所示，可沿著邊緣設置每個連接單元105的連接器105A和連接器150B以使彼此接近。替代地，如圖12C至圖12D所示，可沿著邊緣設置每個連接單元105的連接器105A和連接器150B以使彼此間隔開來。Further, as shown in FIGS. 12A to 12D , the distance between the
圖13圖示了互連以形成完全嵌合的光伏陣列1300的六個光伏收集器100-1至100-6的透視圖。如圖13所示，光伏收集器100-1至100-6中的每一者具有沿其每個邊緣佈置的連接器105A和連接器150B。公針連接器105A經調適成與相鄰的光伏收集器100的母插座連接器105B配合，使得光伏收集器100-1至100-6通過連接器105A和連接器150B互連，以將光伏收集器100-1至100-6彼此電耦合且將光伏收集器100-1至100-6 相對於彼此固定就位。儘管圖13中的完全嵌合的光伏陣列 1300為六邊形，但可設計其他所需的形狀成各種形狀的光伏收集器100，如方形/矩形的光伏收集器、菱形/鑽石形的光伏收集器等。FIG. 13 illustrates a perspective view of six photovoltaic collectors 100 - 1 to 100 - 6 interconnected to form a fully fitted
藉由實施電源跡線並將電力軸環104或能量電池106的正極端子和負極端子帶到模組的邊緣，且為邊緣配備微型公插頭和母插座連接器，可實施一種簡單且有效的用以電耦合相鄰模組的互連機制。具有如圖12A至圖12D和圖13所示的互連機制的模組可在沒有硬連線電纜的情況下互連，且在沒有任何可見的電線或電纜的情況下實施用於完全嵌合模塊陣列的任何期望形狀。By implementing the power traces and bringing the positive and negative terminals of the
如圖 1A、圖12A至圖12D及圖13所示的配備有一個或多個連接單元105的光伏收集器100產生了幾個優勢。首先，由於公插頭105A和母插座連接器105B在製造過程中被內置到每個光伏收集器100中，故在完全嵌合模組陣列的安裝和創建過程中不需要外部佈線或連接器部件。其次，連接器105A至105B可根據用於電源電壓和電流承載的模組100的尺寸製成不同的尺寸。第三，可將連接器105A至105B設置在模組100的每個邊緣上以用於每個互連，從而形成任何期望的形狀。第四，為光伏收集器100配備連接單元105導致勞動力和材料成本降低。A
圖4A至圖4C示出了示例性的基於電漿子（基於電漿聲波）的光伏電池的各種橫截面圖。圖4A中描繪的電漿子光伏電池橫截面200包括第一傳導層202A、電漿子(電漿聲波)層204(例如光伏層)和第二傳導層202B。第一傳導層202A和第二傳導層202B可由導電材料製成，如金屬、合金或半導體(例如，銅、鋁、多晶矽及不銹鋼等)。第一傳導層202A和第二傳導層202B也可由半金屬製成，如石墨烯、砷及銻等。在一些示例中，第一傳導層202A及/或第二傳導層202B由p摻雜或n摻雜的半金屬（例如，石墨烯、砷及銻等）製成。4A-4C show various cross-sectional views of exemplary plasmon-based (plasmon-acoustic-based) photovoltaic cells. The plasmonic
在一些實施例中，第一傳導層202A和第二傳導層202B中的一者或兩者可以是超靜電傳導層。如本文所使用地，術語「超靜電傳導層」是指使用超聲波噴嘴超聲波地噴塗到基板上的傳導層。超靜電傳導層可包括導電材料或半金屬材料，如導電奈米線（例如，金屬奈米線、半金屬奈米線及摻雜的半金屬奈米線）、奈米管（例如，碳奈米管）或石墨烯。例如，第一傳導層202A可以是使用超聲波噴塗技術施加到電漿子層204的遠側表面側的第一超靜電傳導層，且第二傳導層202B可以是由使用除超聲波噴塗技術外的其他噴塗技術施加的導電或半金屬材料製成的層。作為另一個示例，第一傳導層202A和第二傳導層202B都可以是塗覆在電漿子層204上的超靜電傳導層。如圖4A所示，第一傳導層202A和第二傳導層202B兩者的表面沿橫向界面(例如，x-y平面)電耦合到電漿子層204。In some embodiments, one or both of the first
與傳統的噴塗系統（例如，基於氣壓的塗覆系統）相比，超聲波噴塗技術提供了更精確、更可控、更可重複和更環保的傳導層塗層的優點。超聲波噴塗技術使用發射無壓且低速的噴霧的超聲波噴嘴，無壓且低速的噴霧易於控制且顯著減少過噴量(因液滴沉澱在基板上而不是從基板上彈開)。這轉化為大量的材料節省和減少排放到環境中的離子。由於連續的超聲波振動及其相對較大的孔口，超聲波噴嘴本質上是無堵塞的自清潔裝置。超聲波噴嘴可由鈦製成，其使用壽命長且聲學性能優異。在應用和創建超靜電傳導層時，超聲波噴塗技術可實現極低的流速。此外，採用超聲波噴塗技術施加超靜電傳導層的好處是，在懸浮中噴塗傳導層顆粒且通過超聲波噴嘴的超聲波作用在整個噴塗過程中保持顆粒均勻懸浮。這導致顆粒更均勻地分散在更薄的層中。Ultrasonic spray technology offers the advantages of more precise, controllable, repeatable and environmentally friendly coating of conductive layers compared to conventional spray systems (eg, air pressure-based coating systems). Ultrasonic spraying technology uses ultrasonic nozzles that emit a pressureless, low velocity spray that is easier to control and significantly reduces overspray (due to droplets settling on the substrate rather than bouncing off it). This translates into substantial material savings and reduced emissions of ions into the environment. Due to the continuous ultrasonic vibrations and their relatively large orifice, ultrasonic nozzles are essentially non-clogging self-cleaning devices. Ultrasonic nozzles can be made of titanium, which has a long service life and excellent acoustic performance. Ultrasonic spray technology allows for extremely low flow rates when applying and creating superstatically conductive layers. In addition, the advantage of using ultrasonic spraying technology to apply the superstatic conductive layer is that the particles of the conductive layer are sprayed in suspension and the particles are kept uniformly suspended during the entire spraying process by the ultrasonic action of the ultrasonic nozzle. This results in a more even dispersion of the particles in thinner layers.
在超靜電傳導層的塗覆期間（例如，使用Sono-Tek公司的超聲波噴嘴技術），使用超聲波噴嘴和霧化裝置將噴射或懸浮的流體（例如，超靜(ultrastatic)流體）以非常高的準確度塗覆在目標表面上（例如，在圖4A的電漿子層204上）。超聲波噴嘴是一種基於喇叭換能器原理的超聲波霧化裝置。超聲波噴嘴用於應用奈米或亞微米功能塗層及其他應用，如超聲波噴霧熱解及超聲波噴霧乾燥等。超聲波噴嘴具有霧化顆粒均勻、精度高、氣壓極低、原料轉移效率高及不堵塞等優點。與傳統的壓力噴嘴不同，超聲波噴嘴不會使用高壓來迫使液體通過小孔以產生噴霧。相反，是在沒有壓力的情況下使液體（例如，超靜電流體）通過具有相對較大孔口的噴嘴的中心來供給液體，且液體由於噴嘴中的超聲波振動而被霧化。精密的超聲波產生器提供在噴嘴中產生振動所需的機械能。During the application of an ultrastatic conductive layer (e.g., using Sono-Tek's ultrasonic nozzle technology), the sprayed or suspended fluid (e.g., an ultrastatic fluid) is sprayed at a very high Accuracy is coated on the target surface (eg, on the
用於產生超靜電傳導層的超靜電流體的導電或半金屬材料可以是包括奈米線（例如，金屬奈米線、銀奈米線、半金屬奈米線、摻雜的半金屬奈米線）、奈米管（例如，碳奈米管）及/或石墨烯的導電材料。例如，從超聲噴嘴噴射的超靜電流體可包括4H結構銀奈米線(4H-AgNW)、面心立方(FCC)銀奈米線(FCC-AgNW)及石墨烯等中的一者或多者。銀奈米線的中值直徑可為約30nm。作為另一個示例，超靜電流體可僅包括石墨烯。Conductive or semi-metallic materials for superstatic fluids used to create superstatic conductive layers can be nanowires (e.g., metal nanowires, silver nanowires, half-metal nanowires, doped half-metal nanowires ), nanotubes (for example, carbon nanotubes) and/or graphene conductive materials. For example, the super electrostatic fluid sprayed from the ultrasonic nozzle may include one or more of 4H structured silver nanowires (4H-AgNW), face-centered cubic (FCC) silver nanowires (FCC-AgNW), graphene, etc. . The median diameter of the silver nanowires may be about 30 nm. As another example, a superelectrostatic fluid may include only graphene.
石墨烯是一種形式的碳，其存在於一個原子厚的薄片中且具有有用的電特性。石墨烯很容易導電且有多餘的可輕鬆移動的電子。石墨烯柔韌、堅固且透明，且石墨烯由廉價且無處不在的碳製成。石墨烯具有比矽快 100 倍的高電子遷移率；石墨烯導熱比金剛石好2倍；石墨烯導電性比銅好13倍；石墨烯僅吸收2.3%的反射光；石墨烯為不滲透的，即使是最小的原子（氦）也不能通過無缺陷的單層石墨烯片。為了使光伏電池能夠更有效地發電，超靜電傳導層(例如，第一傳導層202A)可以是石墨烯薄層。在這種情況下，從超聲波噴嘴超聲波噴射的超靜電流體可包括作為活性元素的石墨烯，且塗覆的超靜電傳導層可以是石墨烯層。由石墨烯製成的超靜電傳導層的厚度可僅為1奈米厚－與傳統的氧化銦錫(ITO)傳導層相比只有其幾分之一厚。石墨烯的高電導率、柔韌性和透明度使其可用於異質結合太陽能電池，其中可用多種不同方式應用石墨烯，多種不同方式包括電極（陰極和陽極兩者）、施體層、緩衝層、受體層和活性層。Graphene is a form of carbon that exists in one-atom-thick sheets and has useful electrical properties. Graphene conducts electricity easily and has a surplus of electrons that can move easily. Graphene is flexible, strong and transparent, and graphene is made from cheap and ubiquitous carbon. Graphene has
由於用於塗覆超靜電傳導層的超聲波噴嘴在特定共振頻率下操作，故超聲噴嘴的頻率規定了從噴嘴噴射的超靜電流體的中值液滴尺寸。液滴尺寸具有很小的變異性，且液滴尺寸可通過數學計算落入嚴格的預測液滴分佈範圍內。例如，120 kHz的噴嘴產生18微米的中值液滴尺寸（噴水時）。頻率越高，中值液滴尺寸越小。噴嘴由非常高強度的鈦合金和其他專有金屬製成，使其具有出色的抗化學腐蝕能力並提供卓越的聲學特性。電活性元件包含在密封外殼內，密封外殼保護噴嘴組件免受外部汙染。液體進料管貫穿噴嘴的整個長度。噴嘴的設計確保超靜電流體僅與噴嘴內的鈦接觸。Since the ultrasonic nozzle used to coat the superstatic conductive layer operates at a specific resonant frequency, the frequency of the ultrasonic nozzle dictates the median droplet size of the superstatic fluid ejected from the nozzle. There is little variability in droplet size, and droplet sizes can be mathematically calculated to fall within tight predicted droplet distributions. For example, a 120 kHz nozzle produces a median droplet size (when spraying water) of 18 microns. The higher the frequency, the smaller the median droplet size. The nozzles are constructed of very high-strength titanium alloys and other proprietary metals, which give them excellent chemical resistance and provide excellent acoustic characteristics. The electroactive components are contained within a sealed housing which protects the nozzle assembly from external contamination. The liquid feed tube runs the entire length of the nozzle. The design of the nozzle ensures that the super-static fluid only comes into contact with the titanium inside the nozzle.
使用上述超聲波噴塗技術來產生超靜電傳導層導致在超聲波奈米塗覆處理期間所需的噴塗材料減少 80%、噴塗浪費和能源使用量減少50%(與使用習知的塗覆或施加光伏收集器的傳導層的技術的當前行業標準相比)，同時仍保持高水平的精度（例如，在大約100至400奈米的範圍內）。The use of the ultrasonic spraying technique described above to create a superstatically conductive layer results in an 80% reduction in spray material required during the ultrasonic nanocoating process, a 50% reduction in spraying waste and energy usage (compared to using conventional coatings or applying photovoltaic harvesting compared to the current industry standard for the technology of the conductive layer of the device), while still maintaining a high level of precision (eg, in the range of approximately 100 to 400 nanometers).
利用上述超聲噴嘴技術，將超靜電傳導層施加到圖4A的電漿子層204的遠側表面側來作為第一傳導層202A。可選地，將第二超靜電傳導層施加到圖4A的電漿子層204的前表面側來作為第二傳導層202B。超靜電傳導層可以是透明的。超靜電傳導層的厚度可在80-300nm(奈米)的範圍內；超靜電傳導層的厚度較佳地為約200nm。Using the ultrasonic nozzle technique described above, a superstatic conductive layer is applied to the distal surface side of the
由於是在分子水平上施加表面材料，故使用上超聲波噴塗技術產生超靜電傳導層提供了更高程度的準確度。使用超聲波噴塗技術創建傳導層 202A 及/或 202B 作為超靜電傳導層的其他優勢包括：減少材料消耗和高達 80% 的過度噴塗，同時提高產量並提供均勻的層應用；高度可控的噴塗模式以獲得可靠、一致的結果；耐腐蝕的超聲波噴嘴結構；超低流量能力；超聲波噴嘴的低維護和無堵塞設計；減少製造過程中的停機時間，及沒有移動部件的高可靠性。更進一步來說，超聲波噴塗技術帶來了額外的優勢，包括：藉由選擇性地設置噴嘴頻率來精確控制霧化液滴尺寸（及由此產生的超靜電傳導層的厚度）的能力，並實施允許最佳化塗層形態的緊密液滴分佈。更進一步，利用超聲波噴塗技術塗覆超靜電傳導層帶來了額外的優勢，包括：奈米顆粒溶液的噴塗比習知方法顯著減少聚集、相較於習知塗覆技術最佳化塗層從5μ（微米）到0.1μ、相較於習知塗覆技術增加了均勻性（從 ±10%降至±2%，且最佳化了從粒狀（多孔）結構到連續（光澤）光滑層的塗層形態。The use of ultrasonic spray technology to create superstatically conductive layers offers a higher degree of accuracy since the surface material is applied at the molecular level. Additional advantages of using ultrasonic spray technology to create
電漿子層204可由介電質(例如，電絕緣體)或半導體製成。電漿子層204可以是聚合物或陶瓷。在一些示例中，電漿子層204是聚碳酸酯。通常來說，電漿子層204對直流電(例如，IDc)是不導電的，但對交流電(例如，IAc)是導電的。因此，電漿子層204經配置為在存在電場的情況下被極化。這種極化導致正電荷移向電場且負電荷移離電場，這會產生內部電場，從而降低介電質本身內的整體電場。電漿子層204包括奈米顆粒，奈米顆粒與介電質的極化耦合且針對特定波長的入射光誘導電子在介電質內的奈米顆粒的表面處振盪。應當理解的是，誘導電子振盪發生在整個介電質中，而不是簡單地集中在介電質與相鄰傳導層（例如，第一傳導層202A（例如，第一超靜電傳導層）和第二傳導層202B（例如，第二超靜電傳導層））之間的界面處。在一些情況下，入射光的波長處於帶電載流子（例如，電子、空穴等）的共振波長。The
誘導電子在奈米顆粒表面振蕩的入射光的波長與奈米顆粒的尺寸相關。因此，可藉由增加或減少奈米顆粒的尺寸來調整入射光的波長。在一些示例中，將入射光的波長調諧為大於700奈米，這對應於紅外光譜中的頻率。在一些示例中，將入射光的波長調諧為短於700奈米，這對應於可見光和紫外光譜中的頻率。The wavelength of incident light that induces electron oscillations on the nanoparticle surface is related to the size of the nanoparticle. Therefore, the wavelength of incident light can be adjusted by increasing or decreasing the size of nanoparticles. In some examples, the wavelength of the incident light is tuned to be greater than 700 nanometers, which corresponds to a frequency in the infrared spectrum. In some examples, the wavelength of the incident light is tuned to be shorter than 700 nanometers, which corresponds to frequencies in the visible and ultraviolet spectrum.
在一些示例中，電漿子層204是電絕緣體。在一些示例中，電漿子層204是具有復介電常數的介電質。在一些示例中，奈米顆粒有助於具有復介電常數的電漿子層204。奈米顆粒可均勻地分散（例如，混合）整個電漿子層204，且奈米顆粒可以是介電質、半導體、半金屬或金屬。奈米顆粒的形狀可以大體上相似或變化。形狀可具有圓錐形、矩形、雙錐體、四面體、立方體、八面體、圓柱形、橢圓體或球形中的任何一者。在一些示例中，奈米顆粒是懸浮在聚合物基質中的介電質。在一些示例中，奈米顆粒是懸浮在聚碳酸酯中的介電質。在一些示例中，奈米顆粒是懸浮在陶瓷基質中的介電質。In some examples,
第一傳導層202A(例如，第一超靜電傳導層)的表面沿橫向方向(例如，x-y平面)的界面電耦合到電漿子層204。這種配置有助於在第一傳導層202A處捕獲電漿子層204中奈米顆粒的帶電載流子(例如，電子、空穴等)的振盪，以沿第一傳導層202A產生交流電。同樣地，第二傳導層202B(例如，第二超靜電傳導層)的表面沿橫向方向(例如，x-y平面)的界面電耦合到電漿子層204。這種配置有助於在第二傳導層202B處捕獲電漿層204中奈米顆粒的帶電載流子（例如，電子、空穴等）的振盪，以沿第二傳導層202B產生交流電，如測試探針A所示。The surface of the first
為了從第一傳導層202A和第二傳導層202B提取帶電載流子（例如，電子、空穴等）以給能量電池106充電，將整流器橋電路系統220實施為對於任何輸入極性（例如，在第一輸入或第二輸入處的輸入極性）提供相對於參考接地的相同極性的輸出。整流器橋電路系統220的第一輸入端電耦合到第二傳導層202B，且整流器橋電路系統220的第二輸入端電耦合到第一傳導層202A。如圖4A所示，半波的整流器橋222包括第一二極體226及可選的第二二極體227，第一二極體226以反向偏壓跨第二傳導層202B和負極端子(電力軸環104或能量電池106的負極端子；負極端子進一步在光伏收集器100的邊緣處電耦合到連接單元105的母插座連接器105B)連接，且可選的第二二極體227以反向偏壓跨第一傳導層202A和正極端子（電力軸環104或能量電池106的正極端子；正極端子進一步在光伏收集器100的邊緣處電耦合到連接單元105的公針連接器105A)連接。圖4A的半波的整流器橋222從電漿聲波光伏電池橫截面200將半波的整流器橋222的輸入處（在測試探針A處）的AC電力信號410轉換為半波的整流器橋222輸出處（在測試探針B處）的脈衝的DC電力信號412。在一些示例中，能量電池106跨半波整流器橋222的輸出和參考接地電耦合，從而捕獲振盪的電荷載流子（例如，電子、空穴等）和存儲該等振盪的電荷載流子至能量電池106中以供將來使用。在一些配置中，電力軸環104包括整流器橋電路系統220。To extract charge carriers (e.g., electrons, holes, etc.) from the first
應當理解的是，整流器橋電路系統220可包括一個或多個電路元件以極化電流。例如，整流器橋電路系統220可以是全波的整流器橋，其包括互連的四個二極體以將電漿聲波光伏電池橫截面200的AC電力信號410（圖4B的測試探針A處所示）轉換為脈衝的DC電力信號412（在圖4B的測試探針B處）。還應當理解的是，沿著針對波長大於700奈米的入射光的奈米顆粒的表面捕獲帶電載流子（例如，電子、空穴等）導致第一傳導層202A和第二傳導層202B的溫度減少，因為從電漿聲波光伏電池截面200去除帶電載流子(例如，電子、空穴等)係從將以其他方式貢獻熱的系統提取能量。也就是說，從系統中去除振蕩的帶電載流子（例如，電子、空穴等）會減慢分子/原子的整體運動，從而轉化為減少熱能。熱能的這種減少導致熱耦合到第一傳導層202A和第二傳導層202B的相鄰層也冷卻。It should be appreciated that
圖4B中描繪的電漿子光伏電池橫截面225包括第一傳導層202A(例如，第一超靜電傳導層)、二極體層208、電漿子層204和第二傳導層202B(例如，第二超靜電傳導層)。第一傳導層202A和第二傳導層202B均可由導電材料製成，如金屬、合金或半導體(例如，銅、鋁、多晶矽及不銹鋼等)。第一傳導層202A及/或第二傳導層202B也可由半金屬製成，如石墨烯、砷及銻等。在一些示例中，第一傳導層202A及/或第二傳導層202B由p 摻雜或 n 摻雜的半金屬（例如，石墨烯、砷、銻等）製成。在一些配置中，第一傳導層202A電耦合到第二傳導層202B。The plasmonic
在一些配置中，如圖4A所示，整流器橋電路系統220包括串聯電耦合在第二傳導層202B和能量電池106或電力軸環104的陰極之間的一個或多個二極體，及串聯電耦合在第一傳導層202B和能量電池106的陽極之間的一個或多個二極體。在一些配置中，整流器橋電路系統220包括電耦合到電漿子層204的一個或多個二極體層。例如，如圖4B的電漿子光伏電池橫截面225所示，二極體層208電耦合在電漿子層204和第二傳導層202B之間。二極體層208是具有與n摻雜部分相鄰的p摻雜部分以形成p－n結的半導體層。p－n結有效地替代了圖4A中描繪的電漿子光伏電池橫截面200的第一二極體226。In some configurations, as shown in FIG. 4A ,
在一些配置中，如圖4C所示，整流器橋電路系統220包括電耦合在電漿子層204和第一傳導層202A（例如，第一超靜電傳導層）之間的第一二極體層208A和電耦合在電漿子層204和第二傳導層傳導層202B(例如，第二超靜電傳導層)之間的第二二極體層208B。第一二極體層208A和第二傳導層202B都是半導體層，第一二極體層208A和第二傳導層202B每者都具有與n摻雜部分相鄰的p摻雜部分以形成p－n結。如圖4C的電漿子光伏電池橫截面250所示，第一二極體層208A的p－n結配置有效地替代了圖4A的電漿子光伏電池橫截面200的第二二極體227。如圖4C的電漿子光伏電池橫截面250所示，第二二極體層208B的p－n結配置有效地替代了圖4A的電漿子光伏電池橫截面200的第一二極體226。In some configurations, as shown in FIG. 4C , the
圖5A和圖5B示出了示例性的混合的基於電漿子的光伏收集器的各種橫截面圖。混合的基於電漿子的光伏收集器可包括與光子光伏電池堆疊(例如，並聯)的電漿子光伏電池。例如，如圖5A所示，電漿子光伏電池橫截面200包括與光子光伏電池橫截面201堆疊（例如，並聯）的電漿子光伏電池橫截面200（圖4A）。電漿子光伏電池橫截面200的佈局包括如上所述的第一傳導層202A、電漿子層204和第二傳導層202B。如上所述，第一傳導層202A可以是透明的超靜電傳導層(使用利用超聲波噴塗技術的超聲波噴嘴塗覆)，而第二傳導層可以是常規傳導層(例如透明ITO層)。5A and 5B show various cross-sectional views of an exemplary hybrid plasmon-based photovoltaic collector. A hybrid plasmonic-based photovoltaic collector may include a plasmonic photovoltaic cell stacked (eg, in parallel) with a photonic photovoltaic cell. For example, as shown in FIG. 5A , plasmonic
光子光伏電池橫截面201包括光子吸收層206(例如，光伏層)，光子吸收層206電耦合到第一傳導層202A(例如，第一超靜電傳導層)和第三傳導層202C(例如，第三超靜電層)。如圖5A所示，光子吸收層206沿橫向方向(例如，x-y平面)電耦合在第一傳導層202A和第三傳導層202C之間。光子吸收層206經配置為吸收比入射光的第一波長短的入射光230且沿著第一傳導層202A產生第一電流。比入射光的第一波長更短的入射光230的吸收產生電子－空穴對，其引起從第三傳導層202C通過光子吸收層206流至第一傳導層202A的直流電流（例如，第一電流）。在一些示例中，第一電流是直流電(例如，foe)。The photonic
在一些配置中，光子吸收層206是半導體，如矽（多晶矽或單晶矽）、鍺、碲化鎘、銅銦鎵硒、砷化鎵（GaAs)及砷化銦鎵等。在一些配置中，光子光伏電池實施量子點。量子點是奈米尺寸的半導體顆粒，其尺寸與入射光的吸收波長成正比且可具有多種形狀。例如，一個或多個量子點可具有圓錐形、矩形、雙錐體、四面體、立方體、八面體、圓柱形、橢圓體或球形中的任何一個形狀。這種量子點可由多種半導體材料製成，多種半導體材料如CdS、CdSe、Sb
2S
3及PbS等。在一些示例中，光子吸收層206是有機物，如釕金屬有機染料。一般來說，光子吸收層206中量子點的尺寸與入射光的第一波長成正比。因此，可藉由增加或減少每個量子點的尺寸來調諧入射光的第一波長。在一些示例中，將入射光的第一波長調諧成大於700奈米，這對應於紅外光譜中的頻率。在一些示例中，將入射光的第一波長調諧成短於700奈米，這對應於可見光和紫外光譜中的頻率。
In some configurations, the
如圖5A所示，電漿子層204的表面沿著橫向方向(例如，x-y平面)的界面電耦合在第一傳導層202A和第二傳導層202B之間。電漿子層204可由電絕緣體、介電質或半導體製成。電漿子層204可以是聚合物或陶瓷。電漿子層204可以是聚碳酸酯。通常，電漿子層204對直流電(例如，IDc)是不導電的，但對交流電(例如，IAc)是導電的。因此，電漿子層204經配置成在存在電場的情況下被極化。這種極化導致正電荷移向電場而負電荷移離電場，這會產生內部電場，從而降低介電質本身內的整體電場。電漿子層204包括奈米顆粒，其與介電質的極化耦合且誘導帶電載流子(例如電子)在介電質內的奈米顆粒的表面處針對特定(第二)波長的入射光振盪。應當理解的是，誘導電子振盪是發生在整個介電質中，而不是簡單集中在介電質和相鄰傳導層(例如，第一傳導層202A和第二傳導層202B)之間的界面處。在一些情況下，入射光的第二波長處於振蕩的帶電載流子(例如，電子、空穴等)的共振波長。As shown in FIG. 5A , the surface of the
誘導帶電載體（例如，電子、空穴等）在奈米顆粒的表面振蕩的入射光的第二波長與電漿子層204內的奈米顆粒的尺寸相關。因此，可藉由增加或減少電漿子層204內奈米顆粒的尺寸來調整入射光的第二波長。在一些示例中，將第二波長調諧成大於700奈米，這對應於紅外光譜中的頻率。在一些示例中，將入射光的第二波長調諧成短於700奈米，這對應於可見光和紫外光譜中的頻率。在一些示例中，將入射光的第一波長調諧成大於入射光的第二波長。在一些示例中，將入射光的第一波長調諧成比入射光的第二波長短。The second wavelength of incident light that induces charged carriers (eg, electrons, holes, etc.) to oscillate at the surface of the nanoparticles is related to the size of the nanoparticles within the
在一些示例中，電漿子層204是電絕緣體。在一些示例中，電漿子層204是具有復介電常數的介電質。在一些示例中，奈米顆粒有助於具有復介電常數的電漿子層204。電漿子層204內的奈米顆粒可均勻地分散(例如，混合)整個電漿子層204，且電漿子層204內的奈米顆粒可以是介電質、半導體、半金屬或金屬。奈米顆粒的形狀可以基本上相似或變化。形狀可為圓錐形、矩形、雙錐體、四面體、立方體、八面體、圓柱形、橢圓體或球形中的任何一個形狀。在一些示例中，介電奈米顆粒是懸浮在聚合物基質中的介電粒子。在一些示例中，介電奈米顆粒是懸浮在聚碳酸酯中的介電粒子。在一些示例中，介電奈米顆粒是懸浮在陶瓷基體中的介電粒子。In some examples,
如圖5A所示，第二傳導層202B(例如，第二超靜電傳導層)的表面沿橫向方向(例如，x-y平面)的界面電耦合到電漿子層204。此配置有助於捕獲電漿子層204中奈米顆粒的帶電載流子(例如，電子、空穴等) 在第二傳導層202B處的振盪，以沿第二傳導層202B產生第二電流。在一些示例中，第二電流是交流電（例如，IAc），如圖5A中的測試探針A所示。As shown in FIG. 5A , the surface of the second
為了從第二傳導層202B提取帶電載流子（例如，電子、空穴等）以給能量電池106充電，實施整流器橋電路系統220以對於任何輸入極性（例如，在第一輸入或第二輸入處的輸入極性），提供相對於參考接地的相同極性的整流器橋電路系統220的輸出。整流器橋電路系統220的第一輸入端與第二傳導層202B電耦合，整流器橋電路系統220的第二輸入端與第一傳導層202A電耦合。值得注意的是，在整流器橋電路系統220的輸出端(例如，在測試探針B處)處提供脈衝的直流(例如，IDc)。如圖5A所示，第一傳導層202A電耦合到整流器橋電路系統220的輸入。In order to extract charge carriers (e.g., electrons, holes, etc.) from the
如圖5A所示，半波的整流器橋222包括第一二極體226和可選的第二二極體 227，第一二極體226以反向偏壓跨第二傳導層202B和負極端子(電力軸環104或能量電池106的負極端子；負極端子進一步在對應於圖5A的光伏收集器 100 的邊緣處電耦合到連接單元 105 的母插座連接器 105B)連接，可選的第二二極體 227 以反向偏壓跨第一傳導層 202A 和正極端子 (電力軸環 104 或能量電池106的正極端子；正極端子進一步在對應於圖5A的光伏收集器100的邊緣處電耦合到連接單元105的公針連接器105A)連接。圖5A的半波的整流器橋222從電漿子光伏電池的橫截面200將在半波的整流器橋222的輸入處（在測試探針A處）的AC電力信號410轉換為在半波的整流器橋222的輸出處（在測試探針 B 處）的脈衝的DC電力信號412。在一些示例中，能量電池106跨半波的整流器橋222的輸出和參考接地電耦合，從而捕獲振盪的電荷載流子（例如，電子、空穴等）且將該等振盪電荷載流子存儲至能量電池106中以供將來使用。As shown in FIG. 5A, the half-
應當理解的是，半波的整流器橋222可以是全波的整流器橋，其包括四個互連的二極體，以便從混合的電漿子光伏電池的橫截面 300將AC電力信號410（圖5A的測試探針A處所示）轉換為脈衝的DC電力信號412。亦應理解的是，沿著針對大於700奈米的入射光波長的奈米顆粒的表面捕獲帶電載流子（例如，電子、空穴等）導致第一傳導層202A和第二傳導層202B的溫度降低，因為從電漿子光伏電池橫截面200去除帶電載流子（例如，電子、空穴等）係從將以其他方式貢獻熱的系統提取能量。也就是說，從系統中去除振蕩的帶電載流子（例如，電子、空穴等）會減慢分子/原子的整體運動，從而轉化為減少熱能。熱能的這種減少導致熱耦合到第一傳導層202A和第二傳導層202B的相鄰層也冷卻。在這種情況下，光子吸收層206熱耦合到第一傳導層202A且使光子吸收層206冷卻。由於量子效率隨著溫度降低而增加，因此第二傳導層202A對光子吸收層206的冷卻增加了光子吸收層206的效率。It should be appreciated that the half-
一般而言，第二傳導層202B和電漿子層204對於大於700奈米的波長是半透明或透明的，從而為入射光230提供光路以由光子吸收層206吸收。因此，來自光子吸收層206的電子空穴產生的直流電（例如，第一電流，IDc）和來自電漿子層204的振蕩的帶電載流子（例如，電子，空穴等）所捕獲的交流電（例如，IAc）兩者可並聯地向能量電池106提供電能。In general, second
在一些示例中，每一層（例如，第二傳導層202B、電漿子層204和光子吸收層206等）對於在零度入射角處的可見光譜（例如，390奈米到700奈米）內的入射光來說是半透明的或透明的。在一些示例中，每一層（例如，第二傳導層202B、電漿子層204和光子吸收層206等）的組合在零度入射角處具有大於0.76的可見光譜內的光的透射率。在一些示例中，光子吸收層206包括光散射粒子。在一些示例中，電流(例如，第一電流和第二電流)疊加。In some examples, each layer (e.g.,
在一些示例中，將一個或多個半透明層設置成圍繞第一傳導層202A、光子吸收層206、電漿子層204和第二傳導層202B的基板(圖6A至圖6R)。在一些配置中，一個或多個半透明層經配置成氣密密封第三傳導層202C（例如，第三超靜電傳導層）、光子吸收層206、第一傳導層202A（例如，第一超靜電傳導層）、電漿子層204和第二傳導層202B。在一些示例中，在入射光230的遠側表面232上，鄰近第三傳導層202C設置反射器。在這樣的配置中，反射器經配置為將入射光230反射回穿過第三傳導層202C、光子吸收層206、第一傳導層202A、電漿子層204和第二傳導層202B，以增加吸收機會且增加誘導帶電載流子（例如，電子、空穴等）在奈米顆粒表面處的振盪。反射器可由金屬製成，如鋁、銀、金及銅等。在一些配置中，反射器層212(例如，圖6B)是包括金屬反射器層的複合材料。在一些情況下，金屬反射器層經配置為反射熱。在一些示例中，反射器層212是熱屏障。在一些情況下，反射器層212是熱絕緣體。In some examples, one or more translucent layers are disposed as a substrate surrounding the first
在一些配置中，半波的整流器橋222包括第一二極體層208A，第一二極體層208A電耦合在電漿子層204與第一傳導層202A(例如，第一超靜電傳導層)之間。例如，如圖5B的增強型的混合的電漿子光伏電池橫截面350所示，第一二極體層208A的p－n結配置有效地替代了圖5A的混合的電漿子光伏電池截面300的第二二極體227。在這樣的配置中，第一二極體層208A經配置為引導電荷載流子(例如，電子、空穴等)由第一傳導層202A捕獲。在一些配置中，半波的整流器橋222包括第二二極體層208B，第二二極體層208B電耦合在電漿子層204與第二傳導層202B之間。例如，如圖5B的增強型的混合的電漿子光伏電池橫截面350所示，第二二極體層208B的p－n結配置有效地替代了圖5A的混合的電漿子光伏電池截面300的第一二極體226。在這樣的配置中，第二二極體層208B經配置為引導電荷載流子(例如，電子、空穴等)由第二傳導層202B捕獲。第一二極體層208A和第二傳導層202B兩者都是半導體層，每層都具有與n摻雜部分相鄰的p摻雜部分以形成p－n結。In some configurations, the half-
在一些配置中，光子光伏電池橫截面201包括第三二極體層208C，第三二極體層208C電耦合在光子吸收層206和第三傳導層202C(例如，第三超靜電傳導層)之間。第三二極體層208C是具有與n摻雜部分相鄰的p摻雜部分以形成p－n結的半導體層。如圖5B所示，第三二極體層208C基本上形成以反向偏壓跨第三傳導層202C和光子吸收層206的第三二極體223。在這樣的反向偏壓配置中，第三二極體層208C的p－n結的內置電勢引導帶電載流子（例如，電子、空穴等）由第三傳導層202C捕獲。In some configurations, the photonic photovoltaic
在一些配置中，光子光伏電池橫截面201包括第四二極體層208D，第四二極體層208D電耦合在光子吸收層206和第一傳導層202A(例如，第一超靜電傳導層)之間。第四二極體層208D是具有與n摻雜部分相鄰的p摻雜部分以形成p-n結的半導體層。如圖5B所示，第四二極體層208D基本上以反向偏壓跨第一傳導層202A和光子吸收層206形成第四二極體224。在這樣的反向偏壓配置中，第四二極體層208D的p－n結的內置電勢引導帶電載流子（例如，電子、空穴等）由第一傳導層202A捕獲。In some configurations, the photonic photovoltaic
一般而言，第二傳導層202B、第二二極體層208B、電漿子層204和第一二極體層208A對於大於700奈米的波長是半透明的或透明的，從而為入射光230提供光路以由光子吸收層206吸收。因此，自光子吸收層206的電子－空穴所產生的直流電（例如，第一電流，IDc）和自電漿子層204中的振盪的帶電載流子（例如，電子、空穴等）捕獲的交流電（例如，第二電流，IAc）兩者可彼此並聯地向能量電池106提供電能。In general, second
在一些示例中，每一層（例如，第二傳導層 202B、第二二極體層208B、電漿子層204、第一二極體層208A、第一傳導層202A、第四二極體層208D、光子吸收層206、第三二極體層208C和第三傳導層202C等)對於在零度入射角處的可見光譜(例如，390奈米到700奈米)內的入射光是半透明的或透明的。在一些示例中，每一層（例如，第二傳導層202B、第二二極體層 208B、電漿子層204、第一二極體層208A、第一傳導層202A、第四二極體層208D、光子吸收層206、第三二極體層208C和第三傳導層202C等)的組合在零度入射角處具有大於0.76的可見光譜內的光的透射率。在一些示例中，光子吸收層206包括光散射粒子。在一些示例中，電流(例如，第一電流和第二電流)藉由使第二傳導層202B電耦合到第三傳導層202C而疊加。In some examples, each layer (e.g.,
在一些示例中，一個或多個半透明層經設置為圍繞第二傳導層202B、第二二極體層208B、電漿子層204、第一二極體層208A、第一傳導層202A、第四二極體層208D、光子吸收層206、第三二極體層208C和第三傳導層202C (圖6A至圖6R)。在一些配置中，一個或多個半透明層經配置為氣密密封第二傳導層202B、第二二極體層208B、電漿子層204、第一二極體層208A、第一傳導層202A、第四二極體層208D、光子吸收層206、第三二極體層208C和第三傳導層202C。In some examples, one or more translucent layers are disposed around second
在一些配置中，將反射器層212(例如，圖 6B) 設置在入射光230的遠側表面232上。在這種配置中，反射器層212經配置為將入射光230反射回通過第二傳導層202B、第二二極體層208B、電漿子層204、第一二極體層208A、第一傳導層202A、第四二極體層208D、光子吸收層206、第三二極體層208C和第三傳導層202C，以增加吸收機會且增加誘導帶電載流子（例如，電子、空穴等）在奈米顆粒表面處的振盪。反射器層212可以是金屬層，如鋁、銀、金及銅等。在一些配置中，反射器層212是包括金屬反射器層的複合材料。在一些情況下，金屬反射器層經配置為反射熱。在一些示例中，反射器層212是熱屏障。在一些情況下，反射器層212是熱絕緣體。In some configurations, reflector layer 212 (eg, FIG. 6B ) is disposed on
圖6A至圖6R圖示了各種基於電漿子及/或基於光子的光伏收集器的橫截面圖。圖6A中描繪的第一增強型混合電漿子光伏收集器橫截面600A包括半透明層210，半透明層210包圍第三傳導層202C、第三二極體層208C、光子吸收層206、第一傳導層202A、電漿子層204、第二二極體層208B、第二傳導層202B、電力軸環104和互連跡線103。第一增強型混合電漿子光伏收集器橫截面600A具有凸面形狀，其中光伏收集器朝向入射光230的入射表面231伸長，在光伏收集器的邊緣處具有最大曲率角α。6A-6R illustrate cross-sectional views of various plasmonic-based and/or photon-based photovoltaic collectors. The first enhanced hybrid plasmonic
第一增強型混合電漿子光伏收集器橫截面600A的功能包括如上文所述的增強型混合電漿子光伏電池橫截面350(圖5B)的一層或多層。這些層包括第三傳導層202C、第三二極體層208C、光子吸收層206、第一傳導層202A、電漿子層204、第二二極體層208B和第二傳導層202B。互連跡線103可由導電材料製成，導電材料如銅、鋁、多晶矽、不銹鋼及石墨烯等。將互連跡線103的部分氣密地密封在半透明層210內。互連跡線103經配置為提供到電力軸環104的陽極和電力軸環104的陰極的電氣管線。在一些配置中，互連跡線103是連接到插座特徵，如經配置為與相鄰的光伏收集器連接（例如，電耦合）的公連接器或母連接器。在一些配置中，互連跡線103是電力軸環104的一部分。在上文結合圖1A、圖12A至圖12D和圖13對連接到互連跡線103的插座特徵進行了描述。也就是說，互連跡線103可提供從電力軸環104（或能量電池106）的正極端子（陽極）和電力軸環104（或能量）的負極端子（陰極）到一個或多個連接單元105的電氣管線，使得電力軸環104的正極端子(陽極) 在光伏收集器100的邊緣處連接到公針連接器105A且電力軸環104的負極端子(陰極)連接到母插座連接器105B（圖1A、圖12A至圖12D和圖13）。整流器橋電路系統220的功能態樣如上所述。整流器橋電路系統220可經氣密密封在半透明層210內，或可經由互連跡線103電耦合到半透明層210的外部。在一些配置中，整流器橋電路系統220是全波的整流器。在一些配置中，整流器橋電路系統220是具有一個或多個二極體的半波的整流器222，如圖4A至圖4C中的任一者所示。The functionality of the first enhanced hybrid plasmonic
電力軸環104位於第一增強型混合電漿子光伏收集器橫截面600A的周邊周圍。電力軸環104經配置為通過一個或多個連接單元105將帶電載流子（例如，電子、空穴等）引導至能量電池或逆變器或相鄰的收集器100。電力軸環104由半導體材料製成，半導體材料如矽(多晶矽或單晶矽)、鍺、碲化鎘、銅銦鎵硒、砷化鎵(GaAs)及砷化銦鎵等。在一些配置中，電力軸環104包括整流器橋電路系統220。在一些配置中，電力軸環104經配置為通過連接單元105與一個或多個相鄰的光伏收集器電耦合。例如，電力軸環104可包括公插座特徵或母插座特徵（參見圖1A、圖12A至圖12D和圖13）以與相鄰的光伏收集器連接（例如，電耦合）。The
半透明層210包圍第三傳導層202C、第三二極體層208C、光子吸收層206、第一傳導層202A、電漿子層204、第二二極體層208B和第二傳導層202B。半透明層210可以可選地包圍或部分包圍互連跡線103、整流器橋電路系統220、電力軸環104和一個或多個連接單元105(圖6A中未示出)。
半透明層210提供氣密密封以保護光伏電池免受元素(例如，雨、雪、風及灰塵等)的影響。半透明層210亦提供結構支撐以保護光伏電池免受衝擊損壞(例如，冰雹、岩石及沙子等)。半透明層210可由對於大於700奈米的波長半透明或透明的任何材料製成，從而為紅外光譜中的入射光230提供光路以由光子吸收層206吸收。半透明層210可由對於小於700奈米的波長半透明或透明的任何材料製成，從而為可見光或紫外光譜中的入射光230提供光路以由光子吸收層206吸收。在一些示例中，半透明層210由在跨越部分紅外、可見光和紫外光譜的區域為半透明或透明的任何材料製成。在一些示例中，半透明層210是聚合物或陶瓷。The
在一些示例中，第一增強型混合電漿子光伏收集器橫截面600A是半透明的或透明的，使得一些入射光230穿過第一增強型混合電漿子光伏收集器橫截面600A且從入射光230的遠側表面232射出。In some examples, first enhanced hybrid plasmonic
圖6B描繪了作為第一增強型混合電漿子光伏收集器橫截面600A的變體的第二增強型混合電漿子光伏收集器橫截面600B。第二增強型混合電漿子光伏收集器截面600B包括半透明層210及反射器層212，半透明層210沿入射光230的入射表面231與第二傳導層202B相鄰，且反射器層212沿入射光230的遠側表面232與第一傳導層202A相鄰設置。半透明層210和反射器層212夾著增強型混合電漿子光伏電池截面350（圖5B）的一層或多層，如第三傳導層202C、第三二極體層208C、光子吸收層206、第一傳導層202A、電漿子層204、第二二極體層208B、第二傳導層202B、電力軸環104和互連跡線103。可包括一個或多個可選層，如第三二極體層208C及第四二極體層208D等。第二增強型混合電漿子光伏收集器截面600B的功能包括如上文關於圖5B和圖6A所述的增強型混合電漿子光伏電池橫截面350的一層或多層。亦在上文關於圖5B和圖6A對附加層的功能態樣進行了描述，附加層的功能態樣可包括互連跡線103、整流器橋電路系統220和電力軸環104。第二增強型混合電漿子光伏收集器截面600B具有凸面形狀，其中光伏收集器朝向入射光230的入射表面231伸長，在光伏收集器的邊緣處具有最大曲率角α。Figure 6B depicts a second enhanced hybrid plasmonic photovoltaic
反射器212經配置為將入射光230反射回通過第三傳導層202C、第三二極體層208C、光子吸收層206、第一傳導層202A、電漿子層204、第二二極體層208B、和第二傳導層202B，以增加吸收機會和增加誘導帶電載流子（例如，電子、空穴等）在奈米顆粒表面處的振盪。在一些配置中，反射器層212包括電絕緣層以將反射器層212與其他層絕緣。在一些配置中，反射器層212由金屬製成，鋁、銀、金及銅等。在一些配置中，反射器層212是包括金屬反射器層的複合材料。在一些實例中，金屬反射器層經配置為反射熱。在一些實例中，反射器層212是熱屏障。在一些情況下，反射器層212是熱絕緣體。
圖6C描繪了作為第一增強型混合電漿子光伏收集器橫截面600A的變體的第三增強型混合電漿子光伏收集器橫截面600C。第三增強型混合電漿子光伏收集器截面600C包括半透明層210，半透明層210包圍第三傳導層202C、第三二極體層208C、光子吸收層206、第一傳導層202A、電漿子層204、第二二極體層208B、第二傳導層202B、電力軸環104和互連跡線103。可包括一個或多個可選層，如第三二極體層208C及第四二極體層208D等。第三增強型混合電漿子光伏收集器橫截面600C具有凸面形狀，其中光伏收集器朝向入射光230的入射表面231伸長，在光伏收集器的邊緣處具有最大曲率角α。第三增強型混合電漿子光伏收集器橫截面600C的功能包括如上文關於圖5B和圖6A所述的增強型混合電漿聲波光伏電池橫截面350的一層或多層。亦在上文關於圖5B和圖6A對附加層的功能態樣進行了描述，附加層的功能態樣可包括互連跡線103、整流器橋電路系統220和電力軸環104。FIG. 6C depicts a third enhanced hybrid plasmonic photovoltaic
整流器橋電路系統220進一步包括發光二極體 (LED)235。在一些示例中，整流器橋電路系統220經配置為當將電力輸送到能量電池106(及/或經由相應的一個或多個連接單元105將電力輸送到相鄰的一個或多個光伏收集器100)時，點亮LED 235。在一些示例中，整流器橋電路系統220經配置為當沒有將電力輸送到能量電池106（及/或經由相應的一個或多個連接單元105沒有將電力輸送到相鄰的一個或多個光伏收集器100）時，點亮LED 235。在一些示例中，整流器橋電路系統220經配置為在夜間點亮LED 235以作為對建築物/結構/交通/人行道的背光照明。在一些情況下，LED 235是高強度LED。
圖6D描繪了作為第一增強型混合電漿子光伏收集器橫截面600A的變體的第四增強型混合電漿子光伏收集器橫截面600D。第四增強型混合電漿子光伏收集器截面600D包括半透明層210和反射器層212，半透明層210沿入射光230的入射表面231與第二傳導層202B相鄰，且反射器層212沿入射光230的遠側表面232與第一傳導層202A相鄰設置。FIG. 6D depicts a fourth enhanced hybrid plasmonic
半透明層210和反射器層212夾著增強型混合電漿子光伏電池截面350(圖5B)的一層或多層，如第三傳導層202C、第三二極體層208C、光子吸收層206、第一傳導層202A、電漿子層204、第二二極體層208B、第二傳導層202B、電力軸環104和互連跡線103。可包括一個或多個可選層，如第三二極體層208C及第四二極體層208D等。第四增強型混合電漿子光伏收集器橫截面600D具有凸面形狀，其中光伏收集器朝向入射光230的入射表面231伸長，在光伏收集器的邊緣處具有最大曲率角α。第四增強型混合電漿子光伏收集器橫截面600D的功能包括如上文關於圖5B和圖6A至圖6C所述的增強型混合電漿子光伏電池橫截面350的一層或多層。也在上文關於圖5B和圖6A至圖6C對附加層的功能態樣進行了描述，附加層的功能態樣可包括互連跡線103、整流器橋電路系統220和電力軸環104。
將反射器層212沿著入射光230的遠側表面 232設置在第一傳導層202A附近。在這種配置中，反射器層212經配置為將入射光230反射回通過第三傳導層202C、第三二極體層208C、光子吸收層206、第一傳導層202A、電漿聲波層204、第二二極體層 208B和第二傳導層202B，以增加吸收機會且增加引導電荷載流子（例如，電子、空穴等）在奈米顆粒表面處的振盪。在一些配置中，反射器層212包括電絕緣層，以將反射器層212與層絕緣。在一些配置中，反射器層212由金屬製成，如鋁、銀、金、銅等。在一些配置中，反射器層212是包括金屬反射器層的複合材料。在一些情況下，金屬反射器層經配置為反射熱。在一些示例中，反射器層212是熱屏障。在一些情況下，反射器層212是熱絕緣體。The
圖6E描繪了第五增強型混合電漿子光伏收集器橫截面600E，其是第一增強型混合電漿子光伏收集器橫截面600A的變體。第五增強型混合電漿子光伏收集器橫截面600E包括第一半透明層210A和第二半透明層210B，第一半透明層210A沿入射光230的遠側表面232與第一傳導層202A相鄰設置，第二半透明層210B沿入射光230的入射表面231與第二傳導層202B相鄰。FIG. 6E depicts a fifth enhanced hybrid plasmonic
第一半透明層210A和第二半透明層210B夾著增強型混合電漿子光伏電池橫截面350(圖5B)的一層或多層，如第三傳導層202C、第三二極體層208C、光子吸收層206、第一傳導層202A、電漿子層204、第二二極體層208B、第二傳導層202B、電力軸環104、互連跡線103和能量電池106。可包括一個或多個可選層，如第三二極體層208C及第四二極體層208D等。第五增強型混合電漿子光伏收集器橫截面600E具有凸面形狀，其中光伏收集器朝向入射光230的入射表面231伸長，在光伏收集器的邊緣具有最大的曲率角α。第五增強型混合電漿聲波光伏收集器橫截面600E的功能包括增強型混合電漿子光伏電池橫截面350(圖5B)的一層或多層，如上文關於圖5B和圖6A至圖6D所述。也在上文關於圖5B和圖6A至圖6D對可包括整流器橋電路系統220和電力軸環104的附加層的功能態樣進行了描述。First
如圖6E所示，能量電池106位於第五增強型混合電漿子光伏收集器橫截面600E的整流器橋電路系統220或電力軸環104附近。能量電池106可以是電池(例如，離子聚合物電池)或是能夠存儲電荷且提供到交流電(例如，IAc)的低阻抗路徑從而取消循環電荷的電容器。第五增強型混合電漿子光伏收集器橫截面600E具有凸面形狀，其中光伏收集器朝向入射光230的入射表面231伸長，在光伏收集器的邊緣處具有最大曲率角α。雖然沒有在圖6E中具體示出，能量電池106的正極和負極端子可通過互連跡線電耦合到一個或多個連接單元105，使得單元106的正極端子（陽極）連接到公針連接器105A且單元106的負極端子（陰極）在光伏收集器100的邊緣處連接到母插座連接器105B，光伏收集器100的邊緣對應第五增強型混合電漿子光伏收集器橫截面600E(圖1A、圖12A至圖12D和圖13)。As shown in FIG. 6E , the
圖6F描繪了第六增強型混合電漿子光伏收集器橫截面600F，其是第一增強型混合電漿子光伏收集器橫截面600A的變體且包括第二增強型混合電漿子光伏收集器橫截面600B和第五增強型混合電漿子光伏收集器橫截面600E的態樣。第六增強型混合電漿子光伏收集器橫截面600F包括反射器層212和半透明層210，反射器層212沿入射光230的遠側表面232與第三傳導層202C相鄰設置，且半透明層210沿入射光230的入射表面231與第二傳導層202B相鄰。FIG. 6F depicts a sixth enhanced hybrid plasmonic
半透明層210和反射器層212夾著增強型混合電漿子光伏電池截面350(圖5B)的一層或多層，如第三傳導層202C、第三二極體層208C、光子吸收層206、第一傳導層202A、電漿子層204、第二二極體層208B、第二傳導層202B、電力軸環104、互連跡線103和能量電池106。可包括一個或多個可選層，如第三二極體層208C及第四二極體層208D等。第六增強型混合電漿子光伏收集器截面600F具有凸面形狀，其中光伏收集器朝向入射光230的入射表面231伸長，在光伏收集器的邊緣處具有最大曲率角α。第六增強型混合電漿子光伏收集器橫截面600F的功能包括增強型混合電漿子光伏電池橫截面350的一層或多層，如上文關於圖5B和圖6A至圖6E所述。也在上文關於圖5B和圖6A至圖6E對於可包括能量電池106、整流器橋電路系統220和電力軸環104的附加層的功能態樣進行了描述。
圖6G描繪了第七增強型混合電漿子光伏收集器橫截面600G，其為第一增強型混合電漿子光伏收集器橫截面600A的變體。第七增強型混合電漿子光伏收集器截面600G包括第一半透明層210A和第二半透明層210B，第一半透明層210A沿入射光230的遠側表面232與第三傳導層202C相鄰設置，且第二半透明層210B沿入射光230的遠側表面231與第二傳導層202B相鄰。FIG. 6G depicts a seventh enhanced hybrid plasmonic
第一半透明層210A和第二半透明層210B夾著增強型混合電漿子光伏電池截面350(圖5B)的一層或多層，如第三傳導層202C、第三二極體層208C、光子吸收層206、第一傳導層202A、電漿子層204、第二二極體層208B、第二傳導層202B、電力軸環104、互連跡線103、發光二極體(LED)235和能量電池106。可包括一個或多個可選層，如第三二極體層 208C及第四二極體層208D等。第七增強型混合電漿子光伏收集器截面600G具有凸面形狀，其中光伏收集器朝向入射光230的入射表面231伸長，在光伏收集器的邊緣處具有最大曲率角α。第七增強型混合電漿子光伏收集器橫截面600G的功能包括增強型混合電漿子光伏電池橫截面350的一層或多層，如上文關於圖5B和圖6A至圖6F所述。也在上文關於圖5B和圖6A至圖6F對可包括能量電池106、整流器橋電路系統220和電力軸環104的附加層的功能態樣進行了描述。First
圖6H描繪了第八增強型混合電漿子光伏收集器橫截面600H，其為第一增強型混合電漿子光伏收集器橫截面600A的變體。第八增強型混合電漿子光伏收集器橫截面600H包括反射器層212和半透明層210，反射器層212沿入射光230的遠側表面232與第三傳導層 202c相鄰設置，且半透明層210沿入射光230的入射表面231與第二傳導層202B相鄰。FIG. 6H depicts an eighth enhanced hybrid plasmonic
反射器層212和半透明層210夾著增強型混合電漿子光伏電池橫截面350(圖5B)的一層或多層，如第三傳導層202C、第三二極體層208C、光子吸收層206、第一傳導層202A、電漿子層204、第二二極體層208B、第二傳導層202B、電力軸環104、互連跡線103、LED 235和能量電池106。可包括一個或多個可選層，如第三二極體層208C及第四二極體層208D等。第八增強型混合電漿子光伏收集器橫截面600H具有凸面形狀，其中光伏收集器朝向入射光230的入射表面231伸長，在光伏收集器的邊緣具有最大的曲率角α。第八增強型混合電漿子光伏收集器橫截面600H的功能包括增強型混合電漿子光伏電池橫截面350的一層或多層，如上文關於圖5B和圖6A至圖6G所述。也在上文關於圖5B和圖6A至圖6G對可包括能量電池106、整流器橋電路系統220和電力軸環104的附加層的功能態樣進行了描述。
圖6I描繪了第九增強型混合電漿子光伏收集器橫截面600I，其為第一增強型混合電漿子光伏收集器橫截面600A的變體。第九增強型混合電漿子光伏收集器截面600I包括圍繞增強型混合電漿子光伏電池橫截面350(圖5B)的一層或多層的半透明層210，增強型混合電漿子光伏電池橫截面350(圖5B)的一層或多層如第三傳導層202C、第三二極體層208C、光子吸收層206、第四二極體層208D、第一傳導層202A、第一二極體層208A、電漿子層204、第二二極體層208B、第二傳導層202B、電力軸環104和互連跡線103。第九增強型混合電漿子光伏收集器橫截面600I具有凸面形狀，其中光伏收集器朝向入射光230的入射表面231伸長，在光伏收集器的邊緣處具有最大的曲率角α。第九增強型混合電漿子光伏收集器橫截面600I的功能包括增強型混合電漿子光伏電池橫截面350的一層或多層，如上文關於圖5B和圖6A至圖6H所述。也在上文關於圖5B和圖6A至圖6H對可包括互連跡線103、整流器橋電路系統220和電力軸環104的附加層的功能態樣進行了描述。FIG. 6I depicts a ninth enhanced hybrid plasmonic photovoltaic collector cross-section 600I that is a variation of the first enhanced hybrid plasmonic
圖6J描繪了第十增強型混合電漿子光伏收集器橫截面600J，其是第一增強型混合電漿子光伏收集器橫截面600A的變體。第十增強型混合電漿子光伏收集器橫截面600J包括包圍增強型混合電漿子光伏電池橫截面350(圖5B)的一層或多層的半透明層210，增強型混合電漿子光伏電池橫截面350(圖5B)的一層或多層如第三傳導層202C、第三二極體層208C、光子吸收層206、第四二極體層208D、第一傳導層202A、第一二極體層208A、電漿子層204、第二二極體層208B、第二傳導層202B、電力軸環104、發光二極體（LED）235和互連跡線103。第十增強型混合電漿子光伏收集器橫截面600J具有凸面形狀，其中光伏收集器朝向入射光230的入射表面23l伸長，在光伏收集器的邊緣具有最大曲率角α。第十增強型混合電漿子光伏收集器橫截面600J的功能包括增強型混合電漿聲波光伏電池橫截面350的一層或多層，如上文關於圖5B和圖6A-6I所述。也在上文關於圖5B和圖6A至圖6I對可包括互連跡線103、整流器橋電路系統220和電力軸環104的附加層的功能態樣進行了描述。FIG. 6J depicts a tenth enhanced hybrid plasmonic
圖6K描繪了第十一增強型混合電漿子光伏收集器橫截面600K，其是第一增強型混合電漿子光伏收集器橫截面600A的變體。第十一增強型混合電漿子光伏收集器橫截面600K包括第一半透明層210A和第二半透明層210B，第一半透明層210A和第二半透明層210B夾著增強型混合電漿子光伏電池橫截面350（圖5B）的一層或多層，如第三層傳導層202C、第三二極體層208C、光子吸收層206、第四二極體層208D、第一傳導層202A、第一二極體層208A、電漿子層204、第二二極體層208B、第二傳導層202B 、電力軸環104、能量電池106、LED 235和互連跡線103。第十一增強型混合電漿子光伏收集器橫截面600K具有凸面形狀，其中光伏收集器朝向入射光230的入射表面231伸長，在光伏收集器的邊緣具有最大的曲率角α。第十一增強型混合電漿子光伏收集器橫截面600K的功能包括增強型混合電漿子光伏電池橫截面350的一層或多層，如上文關於圖5B和圖6A至圖6J所述。也在上文關於圖5B和圖6A至圖6J對可包括能量電池106、整流器橋電路系統220和電力軸環104的附加層的功能態樣進行了描述。FIG. 6K depicts an eleventh enhanced hybrid plasmonic
圖6L描繪了第十二增強型混合電漿子光伏收集器橫截面600L，其作為第一增強型混合電漿子光伏收集器橫截面600A的變體。第十二增強型混合電漿子光伏收集器橫截面600L包括反射器層212和半透明層210，反射器層212沿入射光230的遠側表面232與第三傳導層202C相鄰設置，且半透明層210沿入射光230的入射表面231與第二傳導層202B相鄰。FIG. 6L depicts a twelfth enhanced hybrid plasmonic
反射器層212和半透明層210夾著增強型混合電漿子光伏電池截面350(圖5B)的一層或多層，如第三傳導層202C、第三二極體層208C、光子吸收層206、第四二極體層208D、第一傳導層202A、第一二極體層208A、電漿子層204、第二二極體層208B、第二傳導層202B、電力軸環104、能量電池106、發光二極體(LED)235和互連跡線103。第十二增強型混合電漿子光伏收集器橫截面600L具有凸面形狀，其中光伏收集器朝向入射光230的入射表面231伸長，在光伏收集器的邊緣具有最大曲率角α。第十二增強型混合電漿子光伏收集器橫截面600L的功能包括增強型混合電漿子光伏電池橫截面350的一層或多層，如上文關於圖5B和圖6A至圖6K所述。也在上文關於圖5B和圖6A至圖6K對可包括能量電池106、整流器橋電路系統220和電力軸環104的附加層的功能態樣進行了描述。
圖6M描繪了第十三增強型混合電漿子光伏收集器橫截面600M，其包括半透明層210，半透明層210包圍第一傳導層202A、電漿子層204、第二二極體層208B、第二傳導層202B、電力軸環104和互連跡線103。第十三增強型混合電漿子光伏收集器橫截面600M具有凸面形狀，其中光伏收集器朝向入射光230的入射表面231伸長，在光伏收集器的邊緣處具有最大的曲率角α。第十三增強型混合電漿子光伏收集器橫截面600M的功能包括增強型混合電漿子光伏電池橫截面350的一層或多層，如上文關於圖5B和圖6A至圖6L所述。也在上文關於圖5B和圖6A至圖6L對可包括互連跡線103、整流器橋電路系統220和電力軸環104的附加層的功能態樣進行了描述。Figure 6M depicts a thirteenth enhanced hybrid plasmonic
在一些配置中，第十三增強型混合電漿子光伏收集器截面600M包括反射器層212，反射器層212經設置在入射光230的遠側表面232上。在這樣的配置中，反射器層212經配置為反射入射光230回到電漿子層204的表面以增加吸收機會。反射器層212可以是金屬層，如鋁、銀、金及銅等。在一些配置中，反射器層212是包括金屬反射器層的複合材料。在一些情況下，金屬反射器層經配置為反射熱。在一些示例中，反射器層212是熱屏障。在一些情況下，反射器層212是熱絕緣體。In some configurations, thirteenth enhanced hybrid plasmonic
圖6N描繪了第十四增強型混合電漿子光伏收集器橫截面600N，其包括第一半透明層210A和第二半透明層210B，第一半透明層210A和第二半透明層210B夾著增強型混合電漿子光伏電池橫截面350(圖5B)的一層或多層，如第一傳導層202A、電漿子層204、第二二極體層208B、第二傳導層202B、電力軸環104、互連跡線103和能量電池106。第十四增強型混合電漿子光伏收集器橫截面600N具有凸面形狀，其中光伏收集器朝向入射光230的入射表面231伸長，在光伏收集器的邊緣處具有最大曲率角α。第十四增強型混合電漿子光伏收集器橫截面600N的功能包括增強型混合電漿子光伏電池橫截面350的一層或多層，如上文關於圖5B和圖6A至圖6M所述。也在上文關於圖5B和圖6A至圖6M對可包括能量電池106、整流器橋電路系統220和電力軸環104的附加層的功能態樣進行了描述。FIG. 6N depicts a fourteenth enhanced hybrid plasmonic photovoltaic
在一些配置中，第十四增強型混合電漿子光伏收集器橫截面600N包括反射器層212，反射器層212經設置在入射光230的遠側表面232上。在這樣的配置中，反射器層212經配置為反射入射光230回到電漿子層204的表面以增加吸收機會。反射器層212可以是金屬層，如鋁、銀、金及銅等。在一些配置中，反射器層212是包括金屬反射器層的複合材料。在一些情況下，金屬反射器層經配置為反射熱。在一些示例中，反射器層212是熱屏障。在一些情況下，反射器層212是熱絕緣體。In some configurations, fourteenth enhanced hybrid plasmonic
圖6O描繪了第十五增強型混合電漿子光伏收集器橫截面600O，其包括半透明層210，半透明層210包圍第三傳導層202C、第三二極體層208C、第一電漿子層204A、第一傳導層202A、第二電漿子層204B、第二二極體層208B、第二傳導層202B、電力軸環104和互連跡線103。第十五增強型混合電漿子光伏收集器橫截面600O具有凸面形狀，其中光伏收集器朝向入射光的入射表面231伸長230，在光伏收集器的邊緣處具有最大的曲率角α。第十五增強型混合電漿子光伏收集器橫截面600M的功能包括增強型混合電漿子光伏電池橫截面350的一層或多層，如上文關於圖5B和圖6A至圖6N所述。也在上文關於圖5B和圖6A至圖6N對可包括互連跡線103、整流器橋電路系統220和電力軸環104附加層的功能態樣進行了描述。6O depicts a fifteenth enhanced hybrid plasmonic photovoltaic collector cross-section 600O comprising a
在一些配置中，第十五增強型混合電漿子光伏收集器截面600O包括反射器層212，反射器層212經設置在入射光230的遠側表面232上。在這樣的配置中，反射器層212經配置為反射入射光230回到電漿子層204A和204B以增加吸收機會。反射器層212可以是金屬層，如鋁、銀、金及銅等。在一些配置中，反射器層212是包括金屬反射器層的複合材料。在一些情況下，金屬反射器層經配置為反射熱。在一些示例中，反射器層212是熱屏障。在一些情況下，反射器層212是熱絕緣體。In some configurations, fifteenth enhanced hybrid plasmonic photovoltaic collector section 600O includes
圖6P描繪了第十六增強型混合電漿子光伏收集器橫截面600P，其包括半透明層210A和半透明層210B，半透明層210A和半透明層210B包圍第三傳導層202C、第三二極體層208C、第一電漿子層204A、第一傳導層202A、第二電漿層204B、第二二極體層208B、第二傳導層202B、電力軸環104、能量電池106和互連跡線103。第十六增強型混合電漿子光伏收集器橫截面600P具有凸面形狀，其中光伏收集器朝向入射光230的入射表面231伸長，在光伏收集器的邊緣處具有最大曲率角α。第十六增強型混合電漿子光伏收集器橫截面600M的功能包括增強型混合電漿子光伏電池橫截面350的一層或多層，如上文關於圖5B和圖6A至圖6O所述。也在上文關於關於圖5B和圖6A至圖6O對可包括能量電池106、整流器橋電路系統220和電力軸環104的附加層的功能態樣進行了描述。FIG. 6P depicts a sixteenth enhanced hybrid plasmonic
在一些配置中，第十六增強型混合電漿子光伏收集器截面600P包括反射器層212，反射器層212經設置在入射光230的遠側表面232上。在這樣的配置中，反射器層212將配置為反射入射光230回到電漿子層204A和204B以增加吸收機會。反射器層212可以是金屬層，如鋁、銀、金及銅等。在一些配置中，反射器層212是包括金屬反射器層的複合材料。在一些情況下，金屬反射器層經配置為反射熱。在一些示例中，反射器層212是熱屏障。在一些情況下，反射器層212是熱絕緣體。In some configurations, sixteenth enhanced hybrid plasmonic
圖6Q描繪了第十七增強型混合電漿子光伏收集器橫截面600Q，其包括半透明層210，半透明層210包圍第一傳導層202A、光子吸收層206、第二二極體層208B、第二傳導層202B、電力軸環104及互連跡線103。第十七增強型混合電漿子光伏收集器橫截面600Q具有凸起形狀，其中光伏收集器朝向入射光230的入射表面231伸長，在光伏收集器的邊緣處具有最大曲率角α。第十七增強型混合電漿子光伏收集器橫截面600Q的功能包括增強型混合電漿子光伏電池橫截面350的一層或多層，如上文關於圖5B和圖6A至圖6P所述。也在上文關於圖5B和圖6A至圖6P對可包括互連跡線103、整流器橋電路系統220和電力軸環104的附加層的功能態樣進行了描述。6Q depicts a seventeenth enhanced hybrid plasmonic
在一些配置中，第十七增強型混合電漿子光伏收集器截面600Q包括反射器層212，反射器層212經設置在入射光230的遠側表面232上。在這樣的配置中，反射器層212經配置為反射入射光230回到光子吸收層206以增加吸收機會。反射器層212可以是金屬層，例如鋁、銀、金及銅等。在一些配置中，反射器層212是包括金屬反射器層的複合材料。在一些情況下，金屬反射器層經配置為反射熱。在一些示例中，反射器層212是熱屏障。在一些情況下，反射器層212是熱絕緣體。In some configurations, seventeenth enhanced hybrid plasmonic
圖6R描繪了第十八增強型混合電漿子光伏收集器橫截面600R，其包括半透明層210，半透明層210包括第一半透明層210A和第二半透明層210B，第一半透明層210A經設置成沿著入射光230的遠側表面232在第一傳導層202A附近，且第二半透明層210B沿著入射光230的入射表面231與第二傳導層202B相鄰。第一半透明層210A和第二半透明層210B夾著增強型混合電漿子光伏電池截面350（圖5B）的一層或多層，如第一傳導層202A、光子吸收層206、第二二極體層208B、第二傳導層202B、電力軸環104、能量電池106和互連跡線103。 第十八增強型混合電漿子光伏收集器橫截面600R具有凸面形狀，其中光伏收集器朝向入射光230的入射表面231伸長，在光伏收集器的邊緣具有最大的曲率角α。第十八增強型混合電漿子光伏收集器橫截面600R的功能包括增強型混合電漿子光伏電池橫截面350的一層或多層，如上文關於圖5B和圖6A至圖6Q所述。在上文關於圖5B和圖6A至圖6Q對可包括互連跡線103、整流器橋電路系統220和電力軸環104的附加層的功能態樣進行了描述。6R depicts an eighteenth enhanced hybrid plasmonic
在一些配置中，第十八增強型混合電漿子光伏收集器截面600R包括反射器層212，反射器層212經設置在入射光230的遠側表面232上。在這樣的配置中，反射器層212經配置為反射入射光230回到光子吸收層206以增加吸收機會。反射器層212可以是金屬層，例如鋁、銀、金及銅等。在一些配置中，反射器層212是包括金屬反射器層的複合材料。在一些情況下，金屬反射器層經配置為反射熱。在一些示例中，反射器層212是熱屏障。在一些情況下，反射器層212是熱絕緣體。In some configurations, eighteenth enhanced hybrid plasmonic
圖7示出示例性的基於電漿子的光伏收集器100的分解圖。光伏收集器100包括第一半透明層210A、第一傳導層202A、第一二極體層208A、光子吸收層206、電漿子層204、第二層二極體層208B、第二傳導層202B、電力軸環104、能量電池106和第二半透明層210B。在這種情況下，電力軸環104包括整流器橋電路系統220，以從光子吸收層206和電漿子層204引導電力。同樣地，能量電池106包括經電耦合到電力軸環104的陽極和陰極，因此以儲存電荷以備後用。雖然圖7未展示，但光伏收集器100可進一步包括一個或多個連接單元105（圖1A、圖12A至圖12D和圖13），以將光伏收集器100的電力軸環104及/或能量電池106電耦合到一個或多個相鄰的光伏收集器的相應的電力軸環104及/或能量電池106。FIG. 7 shows an exploded view of an exemplary plasmon-based
圖8圖示了具有支架耦合器120的示例性的基於混合電漿的光伏收集器100的ISO視圖。光伏收集器100是三角形形狀，且光伏收集器100包括微控制器/處理器102以調節從能量電池106到逆變器或電網的電力傳輸。微控制器/處理器102包括一個或多個可程式化的輸入/輸出的周邊裝置1104((圖11)，例如位於能量電池106的陽極及/或陰極處的電壓感測器及與電力橋或電源逆變器進行通訊的通訊介面電路)，以平衡負載並促進向電網的配電。微控制器/處理器102位於或靠近三角形角122的頂點。FIG. 8 illustrates an ISO view of an exemplary hybrid plasma-based
支架耦合器120為「I」形，以便在結構上與光伏收集器100的邊緣互連。支架耦合器120沿光伏收集器100的邊緣長度延伸。在一些示例中，支架耦合器120經配置為與能量電池106電耦合，以在三角形角122的頂點附近的邊緣處分配電力。在一些情況下，支架耦合器120經配置有電力電纜/耦合器，以從能量電池 106 傳輸電力到逆變器或併網。在一些示例中，支架耦合器120是電絕緣的，以防止來自相鄰的光伏收集器100的電力傳輸。例如，支架耦合器120是電絕緣的，且位於遠離微控制器/處理器102的三角形頂點處。這種配置將相鄰的光伏收集器100電隔離，使得一個或多個光伏收集器100在不妨礙陣列中剩餘光伏收集器100的能量收集的情況下可失效或斷開。The
在一些示例中，支架耦合器120包括電氣開關以便從一個或多個相鄰的光伏收集器引導電力。例如，相鄰的微控制器/處理器102A（圖9A和圖9B）可與微控制器/處理器102通訊，並指示第一相鄰光伏電池100X的能量電池未達完整容量。進而，微控制器/處理器102A可（例如，經由一個或多個可程式化的輸入/輸出周邊裝置1104（圖11））轉動支架耦合器120的開關（例如，繼電器及電晶體等），且引導來自光伏收集器100的能量電池的電力或引導自光伏收集器100的光子吸收層206（圖6A至圖6L、圖6Q和圖6R）及/或電漿子層204（圖6A至圖6P）所產生的電力，以給第一相鄰光伏電池100 X的能量電池充電。如前所述，每個光伏收集器100可包括一個或多個連接單元105（圖1A、圖12A至圖12D和圖13）以將光伏收集器100的電力軸環104及/或能量電池106電耦合到一個或多個相鄰的光伏收集器的相應的電力軸環104及/或能量電池106。In some examples,
圖9A和圖9B示出了完全嵌合的基於電漿子的收集器(例如，100、100X、100Y、100Z)的陣列900。如圖9A所示，三角形的光伏收集器100經配置為通過多個連接單元105與第一相鄰三角形的光伏收集器100X、第二相鄰三角形的光伏收集器100Y和第三相鄰三角形的光伏收集器100Z一起定位，且，三角形的光伏收集器100經配置為在一些情況下通過多個連接單元105與第一相鄰三角形的光伏收集器100X、第二相鄰三角形的光伏收集器100Y和第三相鄰三角形的光伏收集器100Z電連接，多個連接單元105經設置在光伏收集器100、100X、100Y、100Z的每一者上以將收集器100、100X、100Y、100Z電耦合、互鎖及完全嵌合成陣列。相鄰三角形的光伏收集器100的三角形角的頂點經定位成與彼此接近的微控制器/處理器102一起。接近的微控制器/處理器102促進第一相鄰三角形的光伏收集器100X、第二相鄰三角形的光伏收集器100Y與第三相鄰三角形的光伏收集器100Z之間的通訊。9A and 9B illustrate an
圖9B描繪了與第一相鄰三角形的光伏收集器100X、第二相鄰三角形的光伏收集器100Y和第三相鄰三角形的光伏收集器100Z完全嵌合的三角形的光伏收集器100。應當理解的是，光伏收集器100可包括各種形狀。例如，類似的陣列可與複數個具有三角形、矩形、五邊形、六邊形、八邊形或與圖2中描繪的形狀類似的其他形狀的光伏收集器中的一者或多者完全嵌合。FIG. 9B depicts a triangular-shaped
圖10示出了包圍一個或多個建築物1000的完全嵌合式陣列900的一種應用。在這種情況下，完全嵌合式陣列900是複數個太陽能光伏收集器（例如，100、100X、100Y、100Z），其形成偏離建築物的外表面的額外的外牆。如圖10所示，多個三角形的光伏收集器（例如，100、100X、100Y、100Z）形成圍繞建築物外牆的覆蓋物（例如，表皮），此圍繞建築物外牆的覆蓋物包圍建築物的至少一部分。在一些配置中，三角形的光伏收集器（例如，100、100X、100Y、100Z）中的一者或多者是透明的，以便提供觀察建築物900外部的特徵。在一些示例中，三角形的光伏收集器(例如，100、100X、100Y、100Z)中的一者或多者是半透明的，以在提供建築物1000內的隱私的同時還提供進入建築物900的陽光。FIG. 10 illustrates one application of a fully
在一些配置中，將完全嵌合式陣列900改裝在現有建築物1000的外牆/屋頂之外。在一些情況下，完全嵌合式陣列900包括安裝組件（例如，支架耦合器120、連接單元105及施工架等)，安裝組件經配置為將支撐建築物1000的複數個太陽能光伏收集器，及將建築物1000的複數個太陽能光伏收集器互連和互鎖。在一些示例中，完全嵌合式陣列900的覆蓋物經整合到建築物1000的現有牆壁/屋頂中。例如，複數個太陽能光伏收集器（例如，100、100X、100Y、100Z）中的一者或多者是將建築物1000的內部與外部分開的窗戶或面板。In some configurations, the fully recessed
圖11圖示了概念資料流圖，其圖示了基於混合電漿子的光伏收集器100的不同硬體之間的資料流，基於混合電漿子的光伏收集器100係實施電漿子產生器205與光子產生器207。電漿聲波產生器205大體描述了一個或多個電漿聲波層(204A、204B……204N等)，一個或多個電漿聲波層有助於在第二傳導層202B處捕獲電漿子層204中的奈米顆粒的電荷載流子(例如，電子及空穴等)的振盪。電漿聲波產生器205可包括電耦合到第一傳導層202A的第一電漿聲波層204A，如圖6O 和圖 6P所示。電漿聲波產生器205亦可包括第二電漿聲波層204B，第二電漿聲波層204B與第一電漿聲波層204A並聯且電耦合到第二傳導層202B，如圖6O和圖6P所示。預期可在光伏收集器100中提供三個或更多個電漿聲波層（例如，第N電漿聲波層）。Figure 11 illustrates a conceptual data flow diagram illustrating the data flow between the different hardware of a hybrid plasmonic based
光子產生器207大體上描述了一個或多個光子吸收層(206A、206B……206N等)，一個或多個光子吸收層從比特定波長更長的入射光產生電子－空穴對，進而感應出直流電。光子產生器207可包括與電漿聲波產生器205並聯的第一光子吸收層206A。例如，圖5A、圖5B和圖6A至圖6L描繪了與電漿子層204並聯堆疊的光子吸收層206。光子產生器207亦可包括與第一光子吸收層206A並聯的第二光子吸收層206B，這類似於在圖6O和圖6P中所示的第一電漿聲波層204A和第二電漿聲波層204B的並聯配置。預期可在光伏收集器100中提供兩個或更多個光子吸收層 (例如，第N光子吸收層206)。
電力軸環104電耦合到來自微控制器/處理器102的一個或多個可程式化的輸入/輸出周邊裝置1104。在一些配置中，電力軸環104包括整流器橋電路系統220，如半波橋式整流器222或全波整流器橋。半波橋式整流器222包括一個或多個互連的二極體，以便將來自電漿子光伏電池橫截面200的AC電力信號410（示於圖4B的測試探針A處）轉換為脈衝的DC電力信號412（示於圖4B的測試探針B處)到光伏收集器100周邊處的電力軸環104。如上所述，電力軸環104可在光伏收集器100的邊緣處與連接單元105電耦合，以將光伏收集器100與相鄰的收集器物理互鎖，且將光伏收集器100電互連到相鄰的收集器。如上所述，微控制器/處理器102包括一個或多個可程式化的輸入/輸出周邊裝置1104（例如，位於能量電池106的陽極及/或陰極處的電壓感測器及與電力橋或電力逆變器通訊的通訊介面電路）。輸入/輸出周邊裝置1104經配置為感測來自電力軸環104、能量電池106、電力橋1120和逆變器1130的負載參數，並將每個負載參數存儲到記憶體1102。The
在一種配置中，電力軸環104經配置為將來自電漿聲波產生器205及/或光子產生器207的DC電力提供給逆變器1130。在這樣的配置中，從電漿聲波產生器205及/或光子產生器207產生的DC電力經轉換成適合離網應用的AC電力。如圖11所示，逆變器1130可進一步向電網連接1140提供AC電力，電網連接1140經配置為提供適合於電網1150的AC電力。在一些示例中，電網連接1140包括安全特徵，以在感測到電網1150的瞬時功率（例如，電壓、電流）中斷時停止電力傳輸且使電網通電。例如，在一些情況下，電網連接1140包括不連接/中斷 1142，不連接/中斷1142經配置為在檢測到來自電網 1150 的瞬時功率（例如，電壓、電流）中斷的情況下將電力切至電網。In one configuration,
在一種可選配置中，電力軸環104經配置為向能量電池106提供DC電力。例如，能量電池 106 提供電荷載流子(例如，電子、空穴等)的儲存器，其減少了來自整流器橋電路系統220的經整流的脈衝的DC電力信號412（如圖4B的測試探針B處所示）的變化。接著，提供給逆變器1130的DC電力經調節（例如，平滑），這可促進從DC電力轉換到適用於離網和並網應用的AC電力的轉換。In one optional configuration, the
在一種可選配置中，電力軸環104及/或能量電池106經配置為向電力橋1120提供DC電力。電力橋1120經配置為平衡電力軸環104及/或能量電池106與逆變器1130之間的阻抗，以最佳化電力傳輸。在一些示例中，電力橋1120從微控制器/處理器102的記憶體1102檢索負載參數，且調整電力橋1120的阻抗以減少來自逆變器1130的信號反射。在一些示例中，電力橋1120電耦合到逆變器1130。In one optional configuration, the
在一些示例中，電力橋1120是固定到太陽能光伏收集器100且電耦合到電力軸環104(例如，在第一電極和第二電極處)的電力傳輸電路。例如，電力橋1120可包括微控制器/處理器102和輸入/輸出周邊裝置1104以感測電網1150的瞬時功率、感測從光伏收集器100產生的瞬時功率，及將從光伏收集器100產生的電力掃到電網1150。在一些情況下，電力橋1120包括無線傳輸電路系統以使用時變電場、磁場或電磁場將電能從電力橋1120傳輸到逆變器1130。In some examples,
根據第一實施例，一種光伏電池包括:第一傳導層；第二傳導層；電耦合至第一傳導層的光子吸收層，調諧光子吸收層以吸收第一波長的入射光以產生沿第一傳導層的第一電流；及電耦合到光子吸收層和第二傳導層的電漿聲波層，電漿聲波層包括奈米顆粒，將奈米顆粒調諧到誘導電子在奈米顆粒表面振盪的入射光的第二波長。According to a first embodiment, a photovoltaic cell includes: a first conducting layer; a second conducting layer; a photon-absorbing layer electrically coupled to the first conducting layer, the photon-absorbing layer being tuned to absorb incident light of a first wavelength to generate light along the first a first electric current of the conducting layer; and a plasmonic layer electrically coupled to the photon-absorbing layer and the second conducting layer, the plasmonic layer comprising nanoparticles tuned to incident electrons induced to oscillate at the surface of the nanoparticles The second wavelength of light.
在另一個實施例中，第二傳導層經配置為沿著奈米顆粒的表面捕獲振盪電子以產生第二電流。在另一個實施例中，第一電流是直流電而第二電流是交流電。在另一個實施例中，第一傳導層電耦合到第二傳導層。在另一個實施例中，根據第一實施例的光伏電池進一步包括整流器橋，整流器橋經配置為針對第一輸入或第二輸入處的任何極性提供相對於參考接地的相同極性的輸出，其中第一輸入電耦合到第二傳導層且第二輸入電耦合到電漿聲波層。在另一個實施例中，整流器橋為全波整流器或半波整流器。在另一個實施例中，根據第五態樣的光伏電池進一步包括跨整流器橋的輸出和參考接地電耦合的能量電池。在另一個實施例中，整流器橋包括跨越電漿聲波層和能量電池的二極體反向偏置。在另一個實施例中，能量電池是鎳鎘(NiCd)電池、鎳金屬氫化物(NiMH)電池、鋰離子(Ii-on)電池或鋰聚合物電池。在另一個實施例中，能量電池是超級電容器、電解電容器、陶瓷電容器或薄膜電容器。在另一個實施例中，整流器橋包括以反向偏置電耦合在第一傳導層和光子吸收層之間的第一二極體層。在另一個實施例中，整流器橋包括以反向偏置電耦合在第二傳導層和電漿聲波層之間的第二二極體層。In another embodiment, the second conductive layer is configured to trap oscillating electrons along the surface of the nanoparticles to generate a second electrical current. In another embodiment, the first current is direct current and the second current is alternating current. In another embodiment, the first conductive layer is electrically coupled to the second conductive layer. In another embodiment, the photovoltaic cell according to the first embodiment further comprises a rectifier bridge configured to provide an output of the same polarity with respect to a reference ground for any polarity at the first input or the second input, wherein the second An input is electrically coupled to the second conductive layer and a second input is electrically coupled to the plasmonic layer. In another embodiment, the rectifier bridge is a full wave rectifier or a half wave rectifier. In another embodiment, the photovoltaic cell according to the fifth aspect further comprises an energy cell electrically coupled across the output of the rectifier bridge and the reference ground. In another embodiment, the rectifier bridge includes diodes reverse biased across the plasmonic layer and the energy cell. In another embodiment, the energy battery is a nickel cadmium (NiCd) battery, a nickel metal hydride (NiMH) battery, a lithium ion (Ii-on) battery, or a lithium polymer battery. In another embodiment, the energy battery is a supercapacitor, electrolytic capacitor, ceramic capacitor or film capacitor. In another embodiment, the rectifier bridge includes a first diode layer electrically coupled in reverse bias between the first conductive layer and the photon absorbing layer. In another embodiment, the rectifier bridge includes a second diode layer electrically coupled in reverse bias between the second conductive layer and the plasmonic layer.
在另一個實施例中，根據第一實施例的光伏電池進一步包括經配置為氣密密封光子吸收層、電漿聲波層和第二傳導層的基板。在另一個實施例中，第一傳導層和第二傳導層中的一者或兩者包括石墨烯。在另一個實施例中，石墨烯是p摻雜的或n摻雜的。在另一個實施例中，沿著奈米顆粒的表面捕獲振盪電子導致第二傳導層的溫度降低。在另一個實施例中，第一傳導層和第二傳導層中的一者或兩者包括導電奈米線。In another embodiment, the photovoltaic cell according to the first embodiment further comprises a substrate configured to hermetically seal the photon absorbing layer, the plasmonic layer and the second conducting layer. In another embodiment, one or both of the first conductive layer and the second conductive layer includes graphene. In another embodiment, the graphene is p-doped or n-doped. In another embodiment, trapping oscillating electrons along the surface of the nanoparticles results in a decrease in the temperature of the second conducting layer. In another embodiment, one or both of the first conductive layer and the second conductive layer includes conductive nanowires.
在另一個實施例中，根據第一實施例的光伏電池進一步包括電力間隙層，電力間隙層通過導電奈米線電耦合到第一傳導層和第二傳導層中的一者或兩者。在另一實施例中，入射光的第二波長為振盪電子的共振波長。在另一實施例中，入射光的第一波長或入射光的第二波長大於700奈米。在另一實施例中，入射光的第一波長長於入射光的第二波長。在另一實施例中，入射光的第一波長短於入射光的第二波長。在另一個實施例中，電漿聲波層是電絕緣體。在另一個實施例中，電漿聲波層是具有復介電常數的介電質。在另一個實施例中，電漿聲波層是聚合物或陶瓷。在另一個實施例中，電漿聲波層是聚碳酸酯。在另一個實施例中，奈米顆粒均勻地懸浮在電漿聲波層中。在另一個實施例中，奈米顆粒具有圓錐形、矩形、雙錐體、四面體、立方體、八面體、圓柱形、橢圓體或球形形狀。在另一個實施例中，奈米顆粒是電絕緣的或電半導的。在另一個實施例中，第一波長與光子吸收層中量子點的尺寸成正比。在另一個實施例中，光子吸收層包括光散射粒子。在另一實施例中，第一傳導層、第二傳導層、電漿聲波層和光子吸收層對於零度入射角的可見光譜內的入射光是半透明的或透明的。在另一實施例中，第一傳導層、第二傳導層、電漿聲波層和光子吸收層的組合在零度入射角處具有大於0.76的可見光譜內的光的透射率。In another embodiment, the photovoltaic cell according to the first embodiment further comprises an electrical gap layer electrically coupled to one or both of the first conductive layer and the second conductive layer through conductive nanowires. In another embodiment, the second wavelength of the incident light is a resonant wavelength of oscillating electrons. In another embodiment, the first wavelength of the incident light or the second wavelength of the incident light is greater than 700 nanometers. In another embodiment, the first wavelength of the incident light is longer than the second wavelength of the incident light. In another embodiment, the first wavelength of the incident light is shorter than the second wavelength of the incident light. In another embodiment, the plasmonic layer is an electrical insulator. In another embodiment, the plasmonic acoustic layer is a dielectric with a complex permittivity. In another embodiment, the plasmonic layer is a polymer or ceramic. In another embodiment, the plasmonic layer is polycarbonate. In another embodiment, the nanoparticles are uniformly suspended in the plasmonic layer. In another embodiment, the nanoparticles have a conical, rectangular, bipyramidal, tetrahedral, cubic, octahedral, cylindrical, ellipsoidal or spherical shape. In another embodiment, the nanoparticles are electrically insulating or electrically semiconducting. In another embodiment, the first wavelength is proportional to the size of the quantum dots in the photon absorbing layer. In another embodiment, the photon absorbing layer includes light scattering particles. In another embodiment, the first conductive layer, the second conductive layer, the plasmonic layer, and the photon absorbing layer are translucent or transparent to incident light within the visible spectrum at a zero degree incidence angle. In another embodiment, the combination of the first conducting layer, the second conducting layer, the plasmonic layer, and the photon absorbing layer has a transmittance of light in the visible spectrum greater than 0.76 at a zero degree angle of incidence.
在另一個實施例中，根據第一實施例的光伏電池進一步包括經設置在光伏電池之與入射光表面相對的遠側表面上的反射器，其中反射器經配置為將入射光反射回入射光的表面。在另一個實施例中，光伏電池是平坦的或平面的。在另一個實施例中，光伏電池沿著光入射表面是非平面的。在另一個實施例中，光伏電池沿著光入射表面以0至23.5度之間的弧度角彎曲。在另一個實施例中，光伏電池具有三角形、矩形、五邊形、六邊形、橢圓形或圓形形狀。In another embodiment, the photovoltaic cell according to the first embodiment further comprises a reflector disposed on a far side surface of the photovoltaic cell opposite the incident light surface, wherein the reflector is configured to reflect incident light back into the incident light s surface. In another embodiment, the photovoltaic cell is flat or planar. In another embodiment, the photovoltaic cell is non-planar along the light incident surface. In another embodiment, the photovoltaic cell is curved at an arc angle between 0 and 23.5 degrees along the light incident surface. In another embodiment, the photovoltaic cell has a triangular, rectangular, pentagonal, hexagonal, oval or circular shape.
在另一個實施例中，太陽能光伏收集器包括：第一實施例的光伏電池；電耦合到第一傳導層的第一電極，及電耦合到電漿聲波層和光子吸收層的第二電極，其中第一電極與第二電極電隔離。在另一個實施例中，第一電極和第二電極位於太陽能光伏收集器的周邊表面周圍。In another embodiment, a solar photovoltaic collector comprises: the photovoltaic cell of the first embodiment; a first electrode electrically coupled to the first conductive layer, and a second electrode electrically coupled to the plasmonic layer and the photon absorbing layer, Wherein the first electrode is electrically isolated from the second electrode. In another embodiment, the first electrode and the second electrode are located around the perimeter surface of the solar photovoltaic collector.
在另一個實施例中，另一個實施例的太陽能光伏收集器進一步包括:電力傳輸電路，其固定在光伏收集器上且電耦合到第一電極和第二電極，其中電力傳輸電路經配置為:感測電網的瞬時功率、感測光伏收集器產生的瞬時功率，及將光伏收集器產生的電力掃入電網。在另一個實施例中，電力傳輸電路包括用於將電力無線傳輸到電網的電路。在另一個實施例中，太陽能光伏收集器陣列包括：複數個其他實施例的太陽能光伏收集器，該複數個其他實施例的太陽能光伏收集器經配置為彼此完全嵌合。在另一實施例中，複數個光伏收集器中的一者或多者具有三角形、矩形、五邊形、六邊形或八邊形形狀。在另一個實施例中，其他實施例的太陽能光伏收集器陣列進一步包括安裝組件，安裝組件經配置為支撐建築物的複數個太陽能光伏收集器。在另一實施例中，複數個太陽能光伏收集器中的一者或多者是將建築物的內部與外部分隔開的窗戶或面板。在另一個實施例中，複數個太陽能光伏收集器形成偏離建築物外表面的附加的外牆。在另一個實施例中，附加的外牆包圍建築物的一部分。In another embodiment, the solar photovoltaic collector of another embodiment further comprises: a power transfer circuit affixed to the photovoltaic collector and electrically coupled to the first electrode and the second electrode, wherein the power transfer circuit is configured to: Sense the instantaneous power of the grid, sense the instantaneous power generated by the photovoltaic collector, and sweep the power generated by the photovoltaic collector into the grid. In another embodiment, the power transfer circuit includes circuitry for wirelessly transferring power to a grid. In another embodiment, a solar photovoltaic collector array includes: a plurality of other embodiment solar photovoltaic collectors configured to fully interlock with each other. In another embodiment, one or more of the plurality of photovoltaic collectors has a triangular, rectangular, pentagonal, hexagonal or octagonal shape. In another embodiment, the solar photovoltaic collector array of other embodiments further includes a mounting assembly configured to support the plurality of solar photovoltaic collectors of a building. In another embodiment, one or more of the plurality of solar photovoltaic collectors is a window or panel that separates the interior of the building from the exterior. In another embodiment, the plurality of solar photovoltaic collectors form additional facades offset from the exterior surface of the building. In another embodiment, an additional exterior wall surrounds a portion of the building.
應當理解的是，所揭露的處理/流程圖中的方塊的特定順序或階層是對示例性方法的說明。根據設計偏好，可理解可重新排列處理/流程圖中的方塊的特定順序或階層。此外，可組合或省略一些方塊。隨附的方法請求項以樣本順序呈現各種方塊的元素，並不意味著限於所呈現的特定順序或階層。It is understood that the specific order or hierarchy of blocks in the processes/flow diagrams disclosed is an illustration of exemplary approaches. Based upon design preferences, it is understood that the specific order or hierarchy of blocks in the process/flow diagrams may be rearranged. Also, some blocks may be combined or omitted. The accompanying method claims present elements of the various squares in a sample order, and are not meant to be limited to the specific order or hierarchy presented.
提供先前的描述以使所屬技術領域中具有通常知識者能夠實施本文所描述的各種示例。對這些示例的各種修改對於所屬技術領域中具有通常知識者來說將是顯而易見的，且這裡定義的一般原理可應用於其他示例。因此，申請專利範圍不旨在限於此處所示的示例，而是符合與申請專利範圍的語言一致的全部範圍，其中除非特別說明，否則對單數形式的元素的引用不旨在表示「一個且僅一個」，而是「一個或多個」。詞語「示例性」在本文中用於表示「用作示例、實例或說明」。本文描述為「示例性」的任何示例不一定被解釋為優於其他示例或相較於其他示例有優勢。除非另有特別說明，否則術語「一些」是指一個或多個。如「A、B或C中的至少一者」、「A、B 或 C 中的一者或多者」、「A、B和C中的至少一者」、「A、B和C中的一者或多者」及「A、B、C或其任何組合」的組合包括A、B及/或C的任何組合，且可包括A的倍數、B的倍數或C的倍數。具體來說，如「A、B或C中的至少一者」、「A、B或C中的一者或多者」、「A、B和C中的至少一者」、「A、B和C中的一者或多者」及「A、B、C或其任何組合」的組合可以是僅A、僅B、僅C、A和B、A和C、B和C，或A和B和C，其中任何此類組合可包含A、B或C中的一個或多個成員。本申請案中通篇描述的各種示例的元素的所有結構和功能等效物(其為所屬技術領域中具有通常知識者已知的或後來將變得已知的)均通過引用明確地併入本文中，且旨在由申請專利範圍所涵蓋。此外，無論申請專利範圍中是否明確陳述本文所公開的任何內容，本文所公開的任何內容均不旨在專供公眾使用。「模組(module)」、「機制(mechanism)」、「元素(element)」、「裝置/元件(device)」等詞不能替代「構件(means)」這個詞。因此，除非使用短語「用於……的構件」來明確敘述元素，否則不得根據 35 U.S.C § 112(f) 來解釋任何請求項元素。The preceding description is provided to enable one of ordinary skill in the art to implement the various examples described herein. Various modifications to these examples will be readily apparent to those of ordinary skill in the art, and the general principles defined herein may be applied to other examples. Accordingly, the claims are not intended to be limited to the examples shown herein, but are to be accorded the full scope consistent with claim language where reference to an element in the singular is not intended to mean "one and only one", but "one or more". The word "exemplary" is used herein to mean "serving as an example, instance, or illustration." Any example described herein as "exemplary" is not necessarily to be construed as preferred or advantageous over other examples. Unless specifically stated otherwise, the term "some" means one or more. Such as "at least one of A, B or C", "one or more of A, B or C", "at least one of A, B and C", "of A, B and C The combination of "one or more" and "A, B, C, or any combination thereof" includes any combination of A, B, and/or C, and may include multiples of A, multiples of B, or multiples of C. Specifically, such as "at least one of A, B, or C", "one or more of A, B, or C", "at least one of A, B, and C", "A, B and one or more of C" and "A, B, C or any combination thereof" may be A only, B only, C only, A and B, A and C, B and C, or A and B and C, wherein any such combination may comprise one or more members of A, B or C. All structural and functional equivalents to the various exemplified elements described throughout this application that are known or later become known to those of ordinary skill in the art are expressly incorporated by reference herein, and are intended to be covered by the patent claims. Furthermore, nothing disclosed herein is intended to be exclusively available to the public, whether or not it is expressly stated in the claims. The words "module", "mechanism", "element", "device" are not intended to replace the word "means". Accordingly, no claim element shall be construed under 35 U.S.C § 112(f) unless the element is expressly recited using the phrase "means for."
100:光伏收集器 100-1~100-6:光伏收集器 100A~100G:光伏收集器 100X~100Z:光伏收集器 100':光伏收集器 100":光伏收集器 100*:光伏收集器 100 #:光伏收集器 100†:光伏收集器 102:微控制器/處理器 103:互連跡線 104:電力軸環 105:連接單元 105A:公針連接器 105B:母插座連接器 106:能量電池 120:支架耦合器120 122:三角形角 200:電漿聲波光伏電池橫截面 201:光子光伏電池橫截面 202A:第一傳導層 202B:第二傳導層 202C:第三傳導層 204:電漿子層 204A:第一電漿子層 204B:第二電漿子層 204N:第N電漿子層 205:電漿子產生器/電漿聲波產生器 206:光子吸收層 206A:第一光子吸收層 206B:第二光子吸收層 206N:第N光子吸收層 207:光子產生器 208:二極體層 208A:第一二極體層 208B:第二二極體層 208C:第三二極體層 208D:第四二極體層 210:半透明層 210A:第一半透明層 210B:第二半透明層 212:反射器層 220:整流器橋電路系統 222:半波的整流器橋 225:電漿子光伏電池橫截面 226:第一二極體 227:第二二極體 230:入射光 231:入射表面 232:遠側表面 235:發光二極體 (LED) 250:電漿子光伏電池橫截面 300:混合的電漿子光伏電池的橫截面 350:增強型的混合的電漿子光伏電池的橫截面 410:AC電力信號 412:DC電力信號 600A:第一增強型混合電漿子光伏收集器橫截面 600B:第二增強型混合電漿子光伏收集器橫截面 600C:第三增強型混合電漿子光伏收集器橫截面 600D:第四增強型混合電漿子光伏收集器橫截面 600E:第五增強型混合電漿子光伏收集器橫截面 600F:第六增強型混合電漿子光伏收集器橫截面 600G:第七增強型混合電漿子光伏收集器橫截面 600H:第八增強型混合電漿子光伏收集器橫截面 600I:第九增強型混合電漿子光伏收集器橫截面 600J:第十增強型混合電漿子光伏收集器橫截面 600K:第十一增強型混合電漿子光伏收集器橫截面 600L:第十二增強型混合電漿子光伏收集器橫截面 600M:第十三增強型混合電漿子光伏收集器橫截面 600N:第十四增強型混合電漿子光伏收集器橫截面 600O:第十五增強型混合電漿子光伏收集器橫截面 600P:第十六增強型混合電漿子光伏收集器橫截面 600Q:第十七強型混合電漿子光伏收集器橫截面 600R:第十八強型混合電漿子光伏收集器橫截面 900:陣列 1102:記憶體 1104:輸入/輸出周邊裝置 1120:電力橋 1130:逆變器 1140:電網連接 1142:不連接/中斷 1150:電網 1300:光伏陣列 100: Photovoltaic collector 100-1~100-6: Photovoltaic collector 100A~100G: Photovoltaic collector 100X~100Z: Photovoltaic collector 100': Photovoltaic collector 100": Photovoltaic collector 100*: Photovoltaic collector 100 # : Photovoltaic Collector 100†: Photovoltaic Collector 102: Microcontroller/Processor 103: Interconnect Trace 104: Power Collar 105: Connection Unit 105A: Male Pin Connector 105B: Female Socket Connector 106: Energy Cell 120 : Bracket coupler 120 122: Triangular corner 200: Plasma acoustic photovoltaic cell cross section 201: Photonic photovoltaic cell cross section 202A: First conducting layer 202B: Second conducting layer 202C: Third conducting layer 204: Plasma sublayer 204A : first plasma sublayer 204B: second plasma sublayer 204N: Nth plasma sublayer 205: plasmon generator/plasma acoustic wave generator 206: photon absorption layer 206A: first photon absorption layer 206B: The second photon absorption layer 206N: the Nth photon absorption layer 207: the photon generator 208: the diode layer 208A: the first diode layer 208B: the second diode layer 208C: the third diode layer 208D: the fourth diode layer 210: translucent layer 210A: first translucent layer 210B: second translucent layer 212: reflector layer 220: rectifier bridge circuitry 222: half-wave rectifier bridge 225: plasmonic photovoltaic cell cross section 226: first Diode 227: second diode 230: incident light 231: incident surface 232: distal surface 235: light emitting diode (LED) 250: plasmonic photovoltaic cell cross section 300: hybrid plasmonic photovoltaic cell Cross Section 350: Cross Section of Enhanced Hybrid Plasma Photovoltaic Cell 410: AC Power Signal 412: DC Power Signal 600A: First Enhanced Hybrid Plasmon Photovoltaic Collector Cross Section 600B: Second Enhanced Hybrid Plasma Photovoltaic Collector Cross Section 600C: Third Enhanced Hybrid Plasma Photovoltaic Collector Cross Section 600D: Fourth Enhanced Hybrid Plasma Photovoltaic Collector Cross Section 600E: Fifth Enhanced Hybrid Plasma Photovoltaic Collector Device cross section 600F: sixth enhanced hybrid plasmonic photovoltaic collector cross section 600G: seventh enhanced hybrid plasma photovoltaic collector cross section 600H: eighth enhanced hybrid plasma photovoltaic collector cross section 600I: Ninth Enhanced Hybrid Plasma Photovoltaic Collector Cross Section 600J: Tenth Enhanced Hybrid Plasma Photovoltaic Collector Cross Section 600K: Eleventh Enhanced Hybrid Plasma Photovoltaic Collector Cross Section 600L: Twelfth Enhancement Hybrid plasmonic photovoltaic collector cross-section 600M: the thirteenth enhanced hybrid plasmonic photovoltaic collector cross-section 600N: the fourteenth enhanced hybrid plasmonic photovoltaic collector cross-section 600O: the fifteenth enhanced hybrid Plasma photovoltaic collector cross section 600P: sixteenth enhanced hybrid plasma photovoltaic collector cross section 600Q: seventeenth strong hybrid plasma photovoltaic collector cross section 600R: eighteenth strong hybrid plasma photovoltaic collector Sub-PV collector cross section 900: array 1102: memory 1104: input/output peripherals 1120: power bridge 1130: inverter 1140: grid connection 1142: disconnected/interrupted 1150: grid 1300: photovoltaic array
為了更好地理解所描述的各種示例，應當參考以下描述並結合附圖，其中相同的元件符號在所有附圖中表示對應的部分。For a better understanding of the various examples described, reference should be made to the following description taken in conjunction with the accompanying drawings, wherein like reference characters indicate corresponding parts throughout.
圖1A和圖1B示出了示例性的基於電漿子的光伏收集器的前視圖和側視圖。1A and 1B show front and side views of an exemplary plasmon-based photovoltaic collector.
圖2示出了用於完全嵌合光伏收集器陣列的示例性的基於電漿子的光伏電池的各種形狀的前視圖。Figure 2 shows front views of various shapes of exemplary plasmon-based photovoltaic cells for fully fitting photovoltaic collector arrays.
圖3示出了示例性的基於電漿子的光伏收集器的各種側視圖。Figure 3 shows various side views of an exemplary plasmon-based photovoltaic collector.
圖4A至圖4C示出了示例性的基於電漿子的光伏收集器的各種橫截面視圖。4A-4C illustrate various cross-sectional views of exemplary plasmon-based photovoltaic collectors.
圖5A和圖5B示出了示例性的基於混合電漿子的光伏收集器的各種橫截面視圖。5A and 5B show various cross-sectional views of an exemplary hybrid plasmon-based photovoltaic collector.
圖6A至圖6R示出了各種基於電漿子及/或基於光子的光伏收集器的橫截面視圖。6A-6R show cross-sectional views of various plasmonic-based and/or photon-based photovoltaic collectors.
圖7示出了示例性的基於電漿子的光伏收集器的分解圖。Figure 7 shows an exploded view of an exemplary plasmon-based photovoltaic collector.
圖8示出了示例性的基於混合電漿子的光伏收集器的ISO視圖和支架耦合器。Figure 8 shows an ISO view and bracket coupler of an exemplary hybrid plasmon based photovoltaic collector.
圖9A和圖9B示出了完全嵌合的基於電漿子的收集器的陣列。Figures 9A and 9B show arrays of fully fitted plasmon-based collectors.
圖10示出了包圍一個或多個建築物的完全嵌合陣列。Figure 10 shows a fully fitted array enclosing one or more buildings.
圖11示出了概念的資料流圖，其圖示了實現電漿子(plasmonic)產生器和光子產生器的基於混合電漿子的光伏收集器的不同硬體之間的資料流。Figure 11 shows a conceptual data flow diagram illustrating the data flow between different hardware implementing a hybrid plasmonic based photovoltaic collector of plasmonic and photon generators.
圖12A至圖12D示出了根據一個或多個實施例之具有一個或多個用於互連的連接單元的示例性光伏收集器的前視圖。12A-12D illustrate front views of exemplary photovoltaic collectors with one or more connection units for interconnection, according to one or more embodiments.
圖13示出了根據一個或多個實施例之多個互連以形成完全嵌合的光伏陣列的光伏收集器的透視圖。Figure 13 illustrates a perspective view of multiple photovoltaic collectors interconnected to form a fully fitted photovoltaic array according to one or more embodiments.
雖然將結合本文所示的說明性實施例來描述某些實施例，但本申請案的標的不限於這些實施例。相反，所有替代、修改和等同物均包括在由申請專利範圍限定的所揭露標的之精神和範圍內。在未按比例繪製的附圖中，在篇說明書和附圖中對於具有相同結構的部件和元件使用相同的元件符號。While certain embodiments will be described in conjunction with the illustrative embodiments shown herein, the subject matter of the present application is not limited to these embodiments. On the contrary, all alternatives, modifications and equivalents are included within the spirit and scope of the disclosed subject matter as defined by the claims. In the drawings, which are not drawn to scale, the same reference numerals are used for parts and elements of the same structure throughout the description and the drawings.
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無 Domestic deposit information (please note in order of depositor, date, and number) none Overseas storage information (please note in order of storage country, institution, date, and number) none
100:光伏收集器 100: Photovoltaic collector
102:微控制器/處理器 102: Microcontroller/Processor
104:電力軸環 104: power collar
105:連接單元 105: Connection unit
106:能量電池 106: Energy battery
Claims (41)
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| US17/467,786 | 2021-09-07 |
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