專利名稱：光電轉(zhuǎn)換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光電轉(zhuǎn)換裝置。
背景技術(shù)：
能源問題是當(dāng)代人類社會發(fā)展面臨的重大問題，在如何更有效地獲得能源方面人 們發(fā)展了很多種方法。太陽光能或其他光能具有投資小或者無需投資的特點，因此具有一 定的經(jīng)濟效益和利用價值，但是此類能源用其他能量轉(zhuǎn)換方式無法加以有效利用，用光電 轉(zhuǎn)換裝置制成光電轉(zhuǎn)換裝置是利用此類能源的較好方式。太陽能電池是光能_電能轉(zhuǎn)換的典型例子，是利用半導(dǎo)體材料的光生伏特原理制 成的。光生伏特效應(yīng)，簡稱“光伏效應(yīng)”，指光照使不均勻半導(dǎo)體或半導(dǎo)體與金屬結(jié)合的不同 部位之間產(chǎn)生電位差的現(xiàn)象。常用的一類太陽能電池為硅基太陽能電池。在硅基太陽能電 池中，作為光電轉(zhuǎn)換的材料的硅片襯底通常采用單晶硅制成。因此，要獲得高轉(zhuǎn)換效率的硅 基太陽能電池，就需要制備出高純度的單晶硅，且太陽能電池的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，導(dǎo)致了該太 陽能電池的成本較高，限制了太陽能電池的推廣應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，有必要提供一種結(jié)構(gòu)簡單、成本較低的光電轉(zhuǎn)換裝置。一種光電轉(zhuǎn)換裝置包括至少一光電轉(zhuǎn)換模組，該光電轉(zhuǎn)換模組包括一第一光電 轉(zhuǎn)換元件；以及一第二光電轉(zhuǎn)換元件；其中，該第一光電轉(zhuǎn)換元件包括一第一光照區(qū)域及 一第一非光照區(qū)域，所述第二光電轉(zhuǎn)換元件包括一第二光照區(qū)域及一第二非光照區(qū)域，所 述第一光照區(qū)域與第二光照區(qū)域電連接。相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明所提供的光電轉(zhuǎn)換裝置的光電轉(zhuǎn)換模組的第一光電轉(zhuǎn)換 元件和第二光電轉(zhuǎn)換元件分別分為光照區(qū)域和非光照區(qū)域，通過光照區(qū)域吸收光能并升高 溫度，與非光照區(qū)域之間形成溫度差，利用溫差發(fā)電原理進(jìn)行發(fā)電，結(jié)構(gòu)簡單，成本較低。


圖1是本發(fā)明第一實施例提供的光電轉(zhuǎn)換裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明第二實施例提供的光電轉(zhuǎn)換裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為圖2中光電轉(zhuǎn)換裝置的光照強度與輸出電壓的關(guān)系圖。圖4是本發(fā)明第三實施例提供的光電轉(zhuǎn)換裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是本發(fā)明第四實施例提供的光電轉(zhuǎn)換裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6是圖5中的光電轉(zhuǎn)換裝置的覆蓋結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。主要元件符號說明光電轉(zhuǎn)換裝置10，20，30光電轉(zhuǎn)換模組100第一光電轉(zhuǎn)換元件12
4
第二光電轉(zhuǎn)換元件14
第—-光照區(qū)域12a
第—-非光照區(qū)域12b
第二光照區(qū)域14a
第二非光照區(qū)域14b
第—-電極162
第二電極164
第三電極166
第四電極168
覆蓋結(jié)構(gòu)108，208，308，408
基底110
第—-表面3102
第二表面3104
絕緣體310
上基板4082
下基板4084
開孔區(qū)408具體實施例方式以下將結(jié)合附圖詳細(xì)說明本技術(shù)方案提供的光電轉(zhuǎn)換裝置。以下各實施例中，不 同實施例之間具有相同結(jié)構(gòu)的相同元部件的標(biāo)號使用相同的阿拉伯?dāng)?shù)字表示，不同的元部 件或者具有不同結(jié)構(gòu)的相同元部件則使用不同的阿拉伯?dāng)?shù)字表示。請參閱圖1，本發(fā)明第一實施例提供了一種光電轉(zhuǎn)換裝置10。該光電轉(zhuǎn)換裝置10 包括一光電轉(zhuǎn)換模組100、一基底110及一覆蓋結(jié)構(gòu)108。該光電轉(zhuǎn)換模組100設(shè)置于該基 底110的表面。該光電轉(zhuǎn)換模組100包括一第一光電轉(zhuǎn)換元件12、一第二光電轉(zhuǎn)換元件14、 第一電極162，一第二電極164、一第三電極166及一第四電極168。該第一光電轉(zhuǎn)換元件12 包括一第一光照區(qū)域12a及一第一非光照區(qū)域12b，該第二光電轉(zhuǎn)換元件14包括一第二光 照區(qū)域14a及一第二非光照區(qū)域14b。所述第一光照區(qū)域12a與該第二光照區(qū)域14a電連 接。所述第一電極162與該第一光照區(qū)域12a電連接，所述第二電極164與該第一非光照 區(qū)域12b電連接。所述第三電極166與該第二光照區(qū)域14a電連接，所述第四電極168與 該第二非光照區(qū)域14b電連接。該覆蓋結(jié)構(gòu)18覆蓋該光電轉(zhuǎn)換模組100的第一非光照區(qū) 域12b及該第二非光照區(qū)域14b。所述基底110用于支撐第一光電轉(zhuǎn)換元件12和第二光電轉(zhuǎn)換元件14，可以理解， 當(dāng)?shù)谝还怆娹D(zhuǎn)換元件12和第二光電轉(zhuǎn)換元件14為自支撐結(jié)構(gòu)時，該基底110可以省略。 所述基底110用于支撐第一光電轉(zhuǎn)換元件12和第二光電轉(zhuǎn)換元件14的表面的面積可以大 于、等于或小于第一光電轉(zhuǎn)換元件12和第二光電轉(zhuǎn)換元件14的一個表面的面積。所述基 底110的材料為絕緣材料，可以為玻璃、陶瓷、聚合物或木質(zhì)材料。所述基底110的材料還 可以為表面涂覆有絕緣材料的導(dǎo)電金屬材料等。優(yōu)選地，該基底110的材料應(yīng)基本不吸收 紅外線或者完全不吸收紅外線。該基底110的厚度不限，優(yōu)選為1毫米 2厘米，本實施例中，基底110的厚度為5毫米，所述基底110用于支撐第一光電轉(zhuǎn)換元件12和第二光電轉(zhuǎn) 換元件14的表面的面積的面積大于所述第一光電轉(zhuǎn)換元件12和第二光電轉(zhuǎn)換元件14的 總面積。所述第一光電轉(zhuǎn)換元件12被分為兩個區(qū)域，分別為第一光照區(qū)域12a和第一非光 照區(qū)域12b。所述第一光照區(qū)域12a和第一非光照區(qū)域12b的大小不限，第一光照區(qū)域12a 的面積可以大于、小于或等于第一非光照區(qū)域12b的面積。所述第二光電轉(zhuǎn)換元件14被分 為兩個區(qū)域，分別為第二光照區(qū)域14a和第二非光照區(qū)域14b。所述第二光照區(qū)域14a和第 二非光照區(qū)域14b的大小不限，第二光照區(qū)域14a的面積可以大于、小于或等于第二非光照 區(qū)域14b的面積。本實施例中，第一光照區(qū)域12a的面積等于第一非光照區(qū)12b的面積，第 二光照區(qū)域14a的面積等于第二非光照區(qū)域14b的面積。所述第一光電轉(zhuǎn)換元件12的第一光照區(qū)域12a用于接收光能，并將光能轉(zhuǎn)換為熱 能，使第一光照區(qū)域12a的溫度升高，從而在第一光照區(qū)域12a和第一非光照區(qū)域12b之間 產(chǎn)生溫度差，利用溫差電效應(yīng)，在第一光電轉(zhuǎn)換元件12的兩端產(chǎn)生電勢差。所述光能可以 為太陽光、可見光、紅外線、紫外線或電磁波等。所述第一光電轉(zhuǎn)換元件12的材料為一空穴 導(dǎo)電型材料，所述第二光電轉(zhuǎn)換元件14為一電子導(dǎo)電型材料。所述第二光電轉(zhuǎn)換元件14 的第二光照區(qū)域14a用于接收光能，并將光能轉(zhuǎn)換為熱能，使第二光照區(qū)域14a的溫度升 高，從而在第二光照區(qū)域14a和第二非光照區(qū)域14b之間產(chǎn)生溫度差，利用溫差電效應(yīng)，在 第二光電轉(zhuǎn)換元件14的兩端產(chǎn)生電勢差。當(dāng)光線照射第一光照區(qū)域12a和第二光照區(qū)域 14a時，第一光照區(qū)域12a吸收光能，溫度升高時，根據(jù)溫差電轉(zhuǎn)換原理，由于第一光電轉(zhuǎn)換 元件12為一空穴導(dǎo)電型材料，第一光照區(qū)域12a的電勢高于第一非光照區(qū)域12b ；第二光 照區(qū)域14a吸收光能，溫度升高，根據(jù)溫差電轉(zhuǎn)換原理，由于第二光電轉(zhuǎn)換元件14為一電子 導(dǎo)電型材料，第二光照區(qū)域14a的電勢低于第二非光照區(qū)域14b。由于第一光照區(qū)域12a和 第二光照區(qū)域14a電連接，第一非光照區(qū)域12b和第二非光照區(qū)域14b之間的電勢差等于 第一光照區(qū)域12a與第一非光照區(qū)域12b之間的電勢差與第二光照區(qū)域14a和第二非光照 區(qū)域14b之間的電勢差的和。所述第一光電轉(zhuǎn)換元件12和第二光電轉(zhuǎn)換元件14的材料應(yīng)滿足溫差電轉(zhuǎn)換系數(shù) 較大、具有較強的光吸收性能及具有較小的熱容。優(yōu)選地，該第一光電轉(zhuǎn)換元件12和第二 光電轉(zhuǎn)換元件14均為一半導(dǎo)體材料。所述第一光電轉(zhuǎn)換元件12為一碳納米管層，該碳納米管層包括多個均勻分布的 碳納米管，碳納米管為空穴型導(dǎo)電材料。碳納米管為絕對的黑體，因此，具有非常強的光吸 收性能。該碳納米管可以為單壁碳納米管、雙壁碳納米管、多壁碳納米管中的一種或幾種。 該碳納米管層可以為一由碳納米管構(gòu)成的純碳納米管結(jié)構(gòu)。當(dāng)該碳納米管層僅包括單壁 碳納米管時，該碳納米管層為一 P型半導(dǎo)體層，當(dāng)碳納米管層包括雙壁碳納米管或多壁碳 納米管時，該碳納米管層為一導(dǎo)體層。優(yōu)選地，所述碳納米管層為由單壁碳納米管組成的結(jié) 構(gòu)。單壁碳納米管具有半導(dǎo)體性，溫差電轉(zhuǎn)換吸收較大。所述碳納米管層中的碳納米管之間可以通過范德華力緊密結(jié)合。該碳納米管層中 的碳納米管為無序或有序排列。這里的無序排列指碳納米管的排列方向無規(guī)律，這里的有 序排列指至少多數(shù)碳納米管的排列方向具有一定規(guī)律。具體地，當(dāng)碳納米管層包括無序排 列的碳納米管時，碳納米管相互纏繞或者各向同性排列；當(dāng)碳納米管層包括有序排列的碳
6納米管時，碳納米管沿一個方向或者多個方向擇優(yōu)取向排列。所述碳納米管層的厚度為100 納米 5毫米。所述碳納米管層的單位面積熱容可以小于2X10-4焦耳每平方厘米開爾文， 甚至可以小于等于1.7X10-6焦耳每平方厘米開爾文。由于碳納米管的熱容較小，所以該 碳納米管層狀結(jié)構(gòu)具有較快的熱響應(yīng)速度，即在吸收光能之后能快速的升高溫度，從而在 第一光照區(qū)域12a和第一非光照區(qū)域12b之間形成較大的溫度差，進(jìn)而產(chǎn)生較大的電勢差。所述碳納米管層可包括至少一層碳納米管膜。當(dāng)碳納米管層包括多層碳納米管膜 時，該多層碳納米管膜可層疊設(shè)置或者并列設(shè)置。所述碳納米管膜可以為一碳納米管拉膜。 該碳納米管拉膜為從碳納米管陣列中直接拉取獲得的一種碳納米管膜。每一碳納米管膜是 由若干碳納米管組成的自支撐結(jié)構(gòu)。所述若干碳納米管為基本沿同一方向擇優(yōu)取向排列。 所述擇優(yōu)取向是指在碳納米管膜中大多數(shù)碳納米管的整體延伸方向基本朝同一方向。而 且，所述大多數(shù)碳納米管的整體延伸方向基本平行于碳納米管膜的表面。進(jìn)一步地，所述碳 納米管膜中多數(shù)碳納米管是通過范德華力首尾相連。具體地，所述碳納米管膜中基本朝同 一方向延伸的大多數(shù)碳納米管中每一碳納米管與在延伸方向上相鄰的碳納米管通過范德 華力首尾相連。當(dāng)然，所述碳納米管膜中存在少數(shù)隨機排列的碳納米管，這些碳納米管不會 對碳納米管膜中大多數(shù)碳納米管的整體取向排列構(gòu)成明顯影響。所述自支撐為碳納米管膜 不需要大面積的載體支撐，而只要相對兩邊提供支撐力即能整體上懸空而保持自身膜狀狀 態(tài)，即將該碳納米管膜置于(或固定于)間隔一固定距離設(shè)置的兩個支撐體上時，位于兩個 支撐體之間的碳納米管膜能夠懸空保持自身膜狀狀態(tài)。所述自支撐主要通過碳納米管膜中 存在連續(xù)的通過范德華力首尾相連延伸排列的碳納米管而實現(xiàn)。具體地，所述碳納米管膜中基本朝同一方向延伸的多數(shù)碳納米管，并非絕對的直 線狀，可以適當(dāng)?shù)膹澢?；或者并非完全按照延伸方向上排列，可以適當(dāng)?shù)钠x延伸方向。因 此，不能排除碳納米管膜的基本朝同一方向延伸的多數(shù)碳納米管中并列的碳納米管之間可 能存在部分接觸。所述碳納米管拉膜的厚度為0. 5納米 100微米，寬度與拉取該碳納米管拉膜的 碳納米管陣列的尺寸有關(guān)，長度不限。當(dāng)所述碳納米管層狀結(jié)構(gòu)采用碳納米管拉膜時，其可以包括層疊設(shè)置的多層碳納 米管拉膜，且相鄰兩層碳納米管拉膜中的碳納米管之間沿各層中碳納米管的軸向形成一交 叉角度α，α大于等于0度小于等于90度(0° < α < 90° )。所述多個碳納米管拉膜 之間或一個碳納米管拉膜之中的相鄰的碳納米管之間具有間隙，從而在碳納米管結(jié)構(gòu)中形 成多個微孔，微孔的孔徑約小于10微米。所述碳納米管膜還可以為一碳納米管絮化膜。所述碳納米管絮化膜為通過一絮化 方法形成的碳納米管膜。該碳納米管絮化膜包括相互纏繞且均勻分布的碳納米管。所述碳 納米管之間通過范德華力相互吸引、纏繞，形成網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)。所述碳納米管絮化膜各向同 性。所述碳納米管絮化膜的長度和寬度不限。由于在碳納米管絮化膜中，碳納米管相互纏 繞，因此該碳納米管絮化膜具有很好的柔韌性，且為一自支撐結(jié)構(gòu)，可以彎曲折疊成任意形 狀而不破裂。所述碳納米管絮化膜的面積及厚度均不限，厚度為1微米 1毫米。所述碳納米管膜還可以為通過碾壓一碳納米管陣列形成的碳納米管碾壓膜。該碳 納米管碾壓膜包括均勻分布的碳納米管，碳納米管沿同一方向或不同方向擇優(yōu)取向排列。 碳納米管也可以是各向同性的。所述碳納米管碾壓膜中的碳納米管相互部分交疊，并通過
7范德華力相互吸引，緊密結(jié)合。所述碳納米管碾壓膜中的碳納米管與形成碳納米管陣列的 生長基底的表面形成一夾角β，其中，β大于等于0度且小于等于15度β <15° )。 依據(jù)碾壓的方式不同，該碳納米管碾壓膜中的碳納米管具有不同的排列形式。當(dāng)沿同一方 向碾壓時，碳納米管沿一固定方向擇優(yōu)取向排列?？梢岳斫?，當(dāng)沿不同方向碾壓時，碳納米 管可沿多個方向擇優(yōu)取向排列。該碳納米管碾壓膜厚度不限，優(yōu)選為為1微米 1毫米。 該碳納米管碾壓膜的面積不限，由碾壓出膜的碳納米管陣列的大小決定。當(dāng)碳納米管陣列 的尺寸較大時，可以碾壓制得較大面積的碳納米管碾壓膜。本實施例中，所述光電轉(zhuǎn)換元件 106為一純的碳納米管層，該碳納米管層由單壁碳納米管構(gòu)成，厚度為1mm。單壁碳納米管 為P型半導(dǎo)體材料，其具有較大的溫差電轉(zhuǎn)換吸收和較強的光吸收性能。所述第二光電轉(zhuǎn)換元件14可以為金屬材料或N型半導(dǎo)體材料。所述N型半導(dǎo)體 包括N型硅、N型碲化鉍、N鉍或者N型碳納米管復(fù)合材料層。所述N型碳納米管復(fù)合材料 層可以由上述碳納米管層和多胺聚合物復(fù)合形成。該多胺聚合物可以為多聚乙二亞胺、多 聚乙二胺、甲基多胺聚乙烯醚等。本實施例中，所述第二光電轉(zhuǎn)換元件14的材料為多聚乙 二胺與碳納米管層形成的復(fù)合材料。該第一電極162、第二電極164均為線狀或帶狀結(jié)構(gòu)，分別設(shè)置于第一光電轉(zhuǎn)換元 件12的兩端。該第一電極162、第二電極164可以設(shè)置于該第一光電轉(zhuǎn)換元件12的表面， 分別與第一光電轉(zhuǎn)換元件12的兩個邊齊平。該第一電極162、第二電極164也可以設(shè)置于 該第一光電轉(zhuǎn)換元件12的側(cè)面。該第三電極166、第四電極168均為為線狀或帶狀結(jié)構(gòu)，分 別設(shè)置于第二光電轉(zhuǎn)換元件14的兩端。該第三電極166、第四電極168可以設(shè)置于該第二 光電轉(zhuǎn)換元件14的表面，分別與第二光電轉(zhuǎn)換元件14的兩個邊齊平。該第三電極166、第 四電極168也可以設(shè)置于該第二光電轉(zhuǎn)換元件14的側(cè)面。該第一電極162、第二電極164、 第三電極166和第四電極168可以分別為一層導(dǎo)電膜。該導(dǎo)電膜的材料可以為金屬、合金、 銦錫氧化物(ITO)、銻錫氧化物(ΑΤΟ)、導(dǎo)電銀膠、導(dǎo)電聚合物或?qū)щ娦蕴技{米管等。該金 屬或合金材料可以為鋁、銅、鎢、鉬、金、鈦、釹、鈀、銫或其任意組合的合金。本實施例中，第 一電極162、第二電極164、第三電極166和第四電極168分別為導(dǎo)電銀漿印刷形成的線狀 結(jié)構(gòu)，第一電極162位于第一光照區(qū)域12a并與第一光電轉(zhuǎn)換元件12的一個邊齊平，第二 電極164位于第一非光照區(qū)域12b，并與第一光電轉(zhuǎn)換元件12的另一個邊齊平。第三電極 166位于第二光照區(qū)域14a并與第二光電轉(zhuǎn)換元件14的一個邊齊平，第四電極168位于第 二非光照區(qū)域14b，并與第二光電轉(zhuǎn)換元件14的另一個邊齊平。所述第一電極162與第三 電極166通過一導(dǎo)電片160電連接，從而使所述第一光照區(qū)域12a與第二光照區(qū)域14a通 過第一電極162和第三電極166電連接，第二電極164與第四電極168分別為該光電轉(zhuǎn)換 裝置10的電壓輸出端。該光電轉(zhuǎn)換裝置10可進(jìn)一步包括一第一電極引線(圖未示)及一第二電極引線 (圖未示)。第一電極引線與第二電極164電連接。第二電極引線與第四電極168電連接。 第二電極引線一部分位于覆蓋結(jié)構(gòu)108內(nèi)部，一部分延伸至覆蓋結(jié)構(gòu)108的外部。第一電 極弓I線和第二電極弓I線可使第二電極和第四電極方便地向外輸出電壓或者與外部電連接。所述覆蓋結(jié)構(gòu)108用于覆蓋該光電轉(zhuǎn)換模組100的第一非光照區(qū)域12b和第二非 光照區(qū)域14b，防止第一非光照區(qū)域12b和第二非光照區(qū)域14b被光照射到。覆蓋結(jié)構(gòu)108 的大小應(yīng)確保其不會覆蓋第一光照區(qū)域12a和第二光照區(qū)域14a。所述覆蓋結(jié)構(gòu)108的材
8料不限，可以為絕緣材料也可以為導(dǎo)電材料。所述覆蓋結(jié)構(gòu)108的材料可選擇為導(dǎo)電材料， 如金屬，也可為絕緣材料，如塑膠、塑料等。所述金屬包括不銹鋼、碳鋼、銅、鎳、鈦、鋅及鋁等 中的一種或多種?？梢岳斫獾氖牵?dāng)覆蓋結(jié)構(gòu)108的材料為絕緣材料時，其可與第一非光照 區(qū)域12b和第二非光照區(qū)域14b直接接觸，覆蓋結(jié)構(gòu)108可直接覆蓋在第一非光照區(qū)域12b 和第二非光照區(qū)域14b的表面。當(dāng)覆蓋結(jié)構(gòu)108的材料為導(dǎo)電材料時，應(yīng)確保覆蓋結(jié)構(gòu)108 與第一非光照區(qū)域12b和第二非光照區(qū)域14b間隔絕緣設(shè)置。本實施例中，所述覆蓋結(jié)構(gòu) 108為具有一容置空間的罩體。覆蓋結(jié)構(gòu)108的四周固定于基底110的表面。所述第一非 光照區(qū)域12b和第二非光照區(qū)域14b設(shè)置于該覆蓋結(jié)構(gòu)108的容置空間內(nèi)部，并與該覆蓋 結(jié)構(gòu)108間隔一定距離設(shè)置。所述覆蓋結(jié)構(gòu)108的固定方式不限，可通過扣合、夾緊、螺栓、 粘結(jié)、鉚接等方式固定，本實施例中，覆蓋結(jié)構(gòu)108通過四個螺孔(圖未示)固定于基底110 上。由于該覆蓋結(jié)構(gòu)108與所述第一非光照區(qū)域12b和第二非光照區(qū)域14b間隔一定空間 設(shè)置，所以，該覆蓋結(jié)構(gòu)108的材料可以為導(dǎo)電材料。可以理解，當(dāng)基底110的材料和覆蓋 結(jié)構(gòu)108的材料均為絕緣材料時，所述覆蓋結(jié)構(gòu)108和基底110可以一體成型。本發(fā)明所提供的光電轉(zhuǎn)換裝置10的第一光電轉(zhuǎn)換元件12分為第一光照區(qū)域12a 和第一非光照區(qū)域12b，第二光電轉(zhuǎn)換元件14分為第二光照區(qū)域14a和第二非光照區(qū)域 14b，通過將第一光照區(qū)域12a和第二光照區(qū)域14a暴露于光照環(huán)境下，接受光照，在第一光 照區(qū)域12a和第一非光照區(qū)域12b之間產(chǎn)生溫度差，在第二光照區(qū)域14a和第二非光照區(qū) 域14b之間產(chǎn)生溫度差，利用溫差發(fā)電原理進(jìn)行發(fā)電，結(jié)構(gòu)簡單，成本較低。請參見圖2，本發(fā)明第二實施例提供一種光電轉(zhuǎn)換裝置20。該光電轉(zhuǎn)換裝置20包 括多個光電轉(zhuǎn)換模組100及一覆蓋結(jié)構(gòu)208。該覆蓋結(jié)構(gòu)208覆蓋每個光電轉(zhuǎn)換模組100 的第一非光照區(qū)域12b及該第二非光照區(qū)域14b。本實施例所提供的光電轉(zhuǎn)換裝置20與第一實施例所提供的光電轉(zhuǎn)換裝置10的結(jié) 構(gòu)基本相同，其不同之處在于，本實施例所提供的光電轉(zhuǎn)換裝置20包括多個光電轉(zhuǎn)換模組 100。該多個光電轉(zhuǎn)換模組100相互串聯(lián)。即，該多個光電轉(zhuǎn)換模組100中，處于中間位置 的每兩個相鄰的光電轉(zhuǎn)換模組100中，一個光電轉(zhuǎn)換模組100的第二非光照區(qū)域14b與另 一個光電轉(zhuǎn)換模組100的第一非光照區(qū)域12b電連接；該多個光電轉(zhuǎn)換模組100中，處于兩 端的兩個光電轉(zhuǎn)換模組100，一個光電轉(zhuǎn)換模組100的第一電極162作為輸出端，另一個光 電轉(zhuǎn)換模組100的第四電極168作為輸出端。本實施例中，處于中間位置的每兩個相鄰的 光電轉(zhuǎn)換模組100中，一個光電轉(zhuǎn)換模組100的第四電極168與另一個光電轉(zhuǎn)換模組100 的第一電極162電連接；處于兩端的兩個光電轉(zhuǎn)換模組100，一個光電轉(zhuǎn)換模組100的第一 電極162作為輸出端，另一個光電轉(zhuǎn)換模組100的第四電極168作為輸出端。每個光電轉(zhuǎn) 換模組100之間可通過導(dǎo)線或?qū)щ娖瑢崿F(xiàn)電連接。本實施例中，所述光電轉(zhuǎn)換裝置20包括12個光電轉(zhuǎn)換模組100。圖3為采用不同 能量的光能照射光電轉(zhuǎn)換裝置所產(chǎn)生的電壓與光能量大小的關(guān)系，該光為紅外線光。所述 光電轉(zhuǎn)換裝置20的輸出電壓與光能的關(guān)系基本為直線。本實施例所提供的光電轉(zhuǎn)換裝置20通過將多個光電轉(zhuǎn)換模組100串聯(lián)，可以將每 個光電轉(zhuǎn)換模組100產(chǎn)生的電動勢串聯(lián)，進(jìn)而在輸出端得到更大的電勢差。請參見圖4，本發(fā)明第三實施例提供了一種光電轉(zhuǎn)換裝置30。該光電轉(zhuǎn)換裝置30 包括一光電轉(zhuǎn)換模組100及一絕緣體310。所述光電轉(zhuǎn)換模組100設(shè)置于所述絕緣體310的表面。本實施例所提供的光電轉(zhuǎn)換裝置30的結(jié)構(gòu)與第一實施例所提供的光電轉(zhuǎn)換裝置 30的結(jié)構(gòu)基本相同，其不同之處在于，該光電轉(zhuǎn)換裝置30不包括覆蓋結(jié)構(gòu)及基底，且該光 電轉(zhuǎn)換裝置30包括一絕緣體310。該第一光電轉(zhuǎn)換元件12經(jīng)過彎折形成一第一光照區(qū)域12a及一第一非光照區(qū)域 12b，該第一光照區(qū)域12a和第一非光照區(qū)域12b彎折后的夾角小于等于90度，比如彎折成 U型或L型或者U型和L型之間的任意角度的形狀。該第二光電轉(zhuǎn)換元件14經(jīng)過彎折形成 一第二光照區(qū)域14a及一第二非光照區(qū)域14b，該第二光照區(qū)域14a和第二非光照區(qū)域14b 彎折后的夾角小于等于90度，比如彎折成U型或L型或者U型和L型之間的任意角度的形 狀。此時，當(dāng)采用光照射第一光照區(qū)域12a和第二光照區(qū)域14a時，第一非光照區(qū)域12b及 第二非光照區(qū)域14b被擋住，從而光線無法照射該非光照區(qū)域。該絕緣體310設(shè)置在第一光 照區(qū)域12a和第一非光照區(qū)域12b之間及第二光照區(qū)域14a和第二非光照區(qū)域14b之間， 其形狀可配合第一光電轉(zhuǎn)換元件12和第二光電轉(zhuǎn)換元件14的彎曲形狀。當(dāng)?shù)谝还怆娹D(zhuǎn)換 元件12和第二光電轉(zhuǎn)換元件14不能自己保持一定形狀時，該絕緣體310可以作為基底來 支撐該第一光電轉(zhuǎn)換元件12和第二光電轉(zhuǎn)換元件14。本實施例中，絕緣體310為一基底結(jié) 構(gòu)，所述第一光電轉(zhuǎn)換元件12和第二光電轉(zhuǎn)換元件14設(shè)置于該絕緣體310的表面。所述絕緣體310包括一第一表面3102及一第二表面3104，第一表面3102與第二 表面3104之間所形成一夾角α，α大于等于0度小于等于90度。α大于0度小于90度。 當(dāng)α等于0度時，第一表面3102和第二表面3104是兩個相對的表面，即可以理解為，第二 表面3104為第一表面3102的背面。本實施例中，α等于45度。所述第一光電轉(zhuǎn)換元件 12的第一光照區(qū)域12a及第二光電轉(zhuǎn)換元件14的第二光照區(qū)域14a設(shè)置于絕緣體310的 第一表面3102上，所述第一光電轉(zhuǎn)換元件12的第一非光照區(qū)域12b及第二光電轉(zhuǎn)換元件 14的第二非光照區(qū)域14b設(shè)置于絕緣體310的第二表面3104上，所述非光照區(qū)域3064設(shè) 置于絕緣體310的第二表面3104。進(jìn)一步地，所述光電轉(zhuǎn)換裝置30進(jìn)一步包括一反射膜(圖未示)設(shè)置于第一光照 區(qū)域12a、第二光照區(qū)域14a和絕緣體310之間。所述反射膜用于反射第一光照區(qū)域12a和 第二光照區(qū)域14a所產(chǎn)生的熱量和光能，防止該熱量和光能被絕緣體310吸收。由于第一 光照區(qū)域12a和第二光照區(qū)域14a的熱量以紅外線或遠(yuǎn)紅外線的形式向外傳播，因此，所述 反射膜應(yīng)對紅外線和遠(yuǎn)紅外線具有較高的反射效率。所述反射膜的材料為絕緣材料，可以 為 Ti02-Ag-Ti02、ZnS-Ag-ZnS, AINO-Ag-AIN, Ta2O3-SiO2 或 Nb203_Si02。該反射膜通過涂敷 或濺射的方式形成于絕緣體310的表面。所述反射膜的厚度不限，優(yōu)選地，反射膜的厚度為 10微米 500微米。可以理解，本實施例所提供的光電轉(zhuǎn)換裝置30也可以包括多個相互串聯(lián)結(jié)構(gòu)光 電轉(zhuǎn)換模組100。每個光電轉(zhuǎn)換模組100均按照上述方式相互并列設(shè)置于絕緣體310上。請參見圖5及6，本發(fā)明第四實施例提供了一種光電轉(zhuǎn)換裝置40。該光電轉(zhuǎn)換裝 置40包括一一光電轉(zhuǎn)換模組100及一覆蓋結(jié)構(gòu)408。本實施例所提供的光電轉(zhuǎn)換裝置40 的結(jié)構(gòu)與第一實施例所提供的光電轉(zhuǎn)換裝置10的結(jié)構(gòu)基本相同，其不同之處在于覆蓋結(jié) 構(gòu)408的結(jié)構(gòu)，從而本實施例的光電轉(zhuǎn)換裝置40不需要單獨的基底。所述覆蓋結(jié)構(gòu)408為一具有中空結(jié)構(gòu)的外殼，該光電轉(zhuǎn)換模組100設(shè)置于該覆蓋 結(jié)構(gòu)408內(nèi)部。該覆蓋結(jié)構(gòu)408包括一開孔區(qū)4086，該光電轉(zhuǎn)換模組100的第一光照區(qū)域12a及第二光照區(qū)域14a正對該開孔區(qū)4086設(shè)置，并可以通過該開孔區(qū)4086接受光能。該 光電轉(zhuǎn)換模組的第一非光照區(qū)域12b及第二非光照區(qū)域14b設(shè)置于該覆蓋結(jié)構(gòu)408的內(nèi) 部，并被覆蓋結(jié)構(gòu)408所覆蓋。所述覆蓋結(jié)構(gòu)408的整體形狀不限，可以是中空的立方體、 球體或圓柱體等等。具體的，本實施例中，請參見圖6，該覆蓋結(jié)構(gòu)408為一立方體結(jié)構(gòu)，其包括一上基 板4082、一下基板4084及四個側(cè)板(圖未標(biāo))。所述探測元件406設(shè)置于該下基板4084 的表面，并正對上基板4082。所述上基板4082包括一開孔區(qū)4086，該開孔區(qū)4086的面積 小于該上基板4082。所述開孔區(qū)4086正對該第一光照區(qū)域12a及第二光照區(qū)域14a。該 開孔區(qū)4086可以為一個大的開口，也可以由多個小的開口組成。本實施例中，所述開孔區(qū) 4086為一柵網(wǎng)結(jié)構(gòu)，包括多個網(wǎng)孔。所述探測元件406的光照區(qū)域4062通過該多個網(wǎng)孔接 受光能?？梢岳斫?，本實施例所提供的光電轉(zhuǎn)換裝置40也可以包括多個相互串聯(lián)結(jié)構(gòu)光 電轉(zhuǎn)換模組100。每個光電轉(zhuǎn)換模組100均按照上述方式相互并列設(shè)置于覆蓋結(jié)構(gòu)408內(nèi) 部。另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可在本發(fā)明精神內(nèi)作其它變化，當(dāng)然這些依據(jù)本發(fā)明精 神所作的變化，都應(yīng)包含在本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍內(nèi)。
1權(quán)利要求
一種光電轉(zhuǎn)換裝置，包括至少一光電轉(zhuǎn)換模組，該光電轉(zhuǎn)換模組包括一第一光電轉(zhuǎn)換元件，該第一光電轉(zhuǎn)換元件為由空穴型導(dǎo)電材料構(gòu)成；以及一第二光電轉(zhuǎn)換元件，該第二光電轉(zhuǎn)換元件為由電子型導(dǎo)電材料構(gòu)成；其特征在于，該第一光電轉(zhuǎn)換元件包括一第一光照區(qū)域及一第一非光照區(qū)域，所述第二光電轉(zhuǎn)換元件包括一第二光照區(qū)域及一第二非光照區(qū)域，所述第一光照區(qū)域與第二光照區(qū)域電連接。
2.如權(quán)利要求1所述的光電轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，所述第一光電轉(zhuǎn)換元件為一N型半 導(dǎo)體層。
3.如權(quán)利要求2所述的光電轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，所述第二光電轉(zhuǎn)換元件為一碳納米管層。
4.如權(quán)利要求2所述的光電轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，所述N型半導(dǎo)體層包括碳納米管層 與多胺聚合物形成的復(fù)合材料。
5.如權(quán)利要求3或4所述的光電轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，所述碳納米管層中的碳納米管 首尾相連且沿同一方向擇優(yōu)取向排列。
6.如權(quán)利要求3或4所述的光電轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，所述碳納米管層為由多個單壁 碳納米管組成的純碳納米管結(jié)構(gòu)。
7.如權(quán)利要求3或4所述的光電轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，所述碳納米管層的單位面積熱 容為2 X ΙΟ"4焦耳每平方厘米開爾文。
8.如權(quán)利要求4所述的光電轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，所述多胺聚合物為多聚乙二亞胺、 多聚乙二胺或甲基多胺聚乙烯醚。
9.如權(quán)利要求1所述的光電轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括一第一電極、一第二電 極、一第三電極、及一第四電極，所述第一電極與所述第一光照區(qū)域電連接，所述第二電極 與所述第一非光照區(qū)域電連接；所述第三電極與所述第二光照區(qū)域電連接，所述第四電極 與所述第二非光照區(qū)域電連接。
10.如權(quán)利要求1所述的光電轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，所述第一電極、第二電極均為線 狀或帶狀結(jié)構(gòu)，分別設(shè)置于第一光電轉(zhuǎn)換元件的兩端并分別與第一光電轉(zhuǎn)換元件的兩個邊 齊平；所述該第三電極、第四電極均為線狀或帶狀結(jié)構(gòu)，分別設(shè)置于第二光電轉(zhuǎn)換元件的兩 端并分別與第二光電轉(zhuǎn)換元件的兩個邊齊平。
11.如權(quán)利要求1所述的光電轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括一基底，所述至少一 光電轉(zhuǎn)換模組設(shè)置于該基底表面，所述基底包括一第一表面及一第二表面，第一表面和第 二表面形成的夾角小于等于90度，所述至少一光電轉(zhuǎn)換模組中的第一光電轉(zhuǎn)換元件的第 一光照區(qū)域及第二光電轉(zhuǎn)換元件的第二光照區(qū)域設(shè)置于該基底的第一表面，所述第一光電 轉(zhuǎn)換元件的第一非光照區(qū)域及第二光電轉(zhuǎn)換元件的第一非光照區(qū)域設(shè)置于該基底第二表
12.如權(quán)利要求11所述的光電轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括一覆蓋結(jié)構(gòu)覆蓋該 至少一光電轉(zhuǎn)換模組的第一光電轉(zhuǎn)換元件的第一非光照區(qū)域及第二光電轉(zhuǎn)換元件的第二 非光照區(qū)域。
13.如權(quán)利要求12所述的光電轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，所述覆蓋結(jié)構(gòu)直接覆蓋在第一 非光照區(qū)域和第二光照區(qū)域的表面。
14.如權(quán)利要求12所述的光電轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，所述覆蓋結(jié)構(gòu)固定于所述基底表面，該覆蓋結(jié)構(gòu)分別包括一容置空間，所述第一非光照區(qū)域及第二非光照區(qū)域設(shè)置于該 覆蓋結(jié)構(gòu)的容置空間中。
15.如權(quán)利要求11所述的光電轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括一反射膜，該反射膜 設(shè)置于該至少一光電轉(zhuǎn)換模組的第一光照區(qū)域與基底之間和第二光照區(qū)域與基底之間。
16.如權(quán)利要求1所述的光電轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，所述覆蓋結(jié)構(gòu)為一具有中空結(jié)構(gòu) 的殼體，該至少一光電轉(zhuǎn)換模組的第一光電轉(zhuǎn)換元件和第二光電轉(zhuǎn)換元件設(shè)置于該殼體內(nèi) 部，該殼體包括一開孔區(qū)，該至少一光電轉(zhuǎn)換模組的第一光電轉(zhuǎn)換元件的第一光照區(qū)域及 該第二光電轉(zhuǎn)換元件的第二光照區(qū)域正對該開孔區(qū)設(shè)置。
17.如權(quán)利要求1所述的光電轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，所述至少一個光電轉(zhuǎn)換模組包括 多個光電轉(zhuǎn)換模組，該多個光電轉(zhuǎn)換模組相互串聯(lián)。
18.如權(quán)利要求1所述的光電轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，所述多個光電轉(zhuǎn)換模組中位于中 間位置的相鄰的兩個光端轉(zhuǎn)換模組中，一個光電轉(zhuǎn)換模組的第二非光照區(qū)域與另一個光電 轉(zhuǎn)換模組的第一非光照區(qū)域電連接，所述多個光電轉(zhuǎn)換模組中位于兩端的兩個光端轉(zhuǎn)換模 組中，一個光電轉(zhuǎn)換模組的第一非光照區(qū)域為電壓輸出端，另一個光電轉(zhuǎn)換模組的第二非 光照區(qū)域為電壓輸出端。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種光電轉(zhuǎn)換裝置。該光電轉(zhuǎn)換裝置包括至少一光電轉(zhuǎn)換模組，該光電轉(zhuǎn)換模組包括一第一光電轉(zhuǎn)換元件；以及一第二光電轉(zhuǎn)換元件；其中，該第一光電轉(zhuǎn)換元件包括一第一光照區(qū)域及一第一非光照區(qū)域，所述第二光電轉(zhuǎn)換元件包括一第二光照區(qū)域及一第二非光照區(qū)域，所述第一光照區(qū)域與第二光照區(qū)域電連接。
文檔編號H01L35/28GK101894903SQ20101020990
公開日2010年11月24日 申請日期2010年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月25日
發(fā)明者劉長洪, 胡春華, 范守善 申請人:清華大學(xué);鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司