1.一种热光伏tpv能量转换器,该tpv能量转换器包括:
热发射体,该热发射体响应于接收到热而生成能量光子;以及
热接收器,该热接收器布置在距所述热发射体一定距离处,该热接收器包括将所接收的光子转换为电能的光伏电池,
其中,所述热发射体包括布置在所述热发射体的最靠近所述热接收器的表面上的第一层的材料,并且其中,所述热接收器包括布置在所述热接收器的最靠近所述热发射体的表面上的第二层的材料,并且
其中,所述第一层的材料和所述第二层的材料具有高于所述光伏电池的带隙的表面谐振频率。
2.根据权利要求1所述的tpv能量转换器,其中,所述第一层的表面谐振频率与所述第二层的表面谐振频率相同。
3.根据权利要求1所述的tpv能量转换器,其中,所述第一层的表面谐振频率与所述第二层的表面谐振频率之间的差异小于阈值,该阈值被定义为所述第一层和所述第二层的材料之一或组合的阻尼系数的函数。
4.根据权利要求1所述的tpv能量转换器,其中,所述第一层的表面谐振频率的带宽与所述第二层的表面谐振频率的带宽交叉。
5.根据权利要求1所述的tpv能量转换器,其中,所述第一层的材料与所述第二层的材料相同。
6.根据权利要求1所述的tpv能量转换器,其中,所述第二层的深度小于所述第一层和所述第二层的表面谐振频率的波长。
7.根据权利要求1所述的tpv能量转换器,其中,所述热接收器包括布置在所述热接收器的最远离所述热发射体的表面上的第三层的材料,其中,所述第三层的材料具有高于所述光伏电池的带隙的表面谐振频率。
8.根据权利要求7所述的tpv能量转换器,其中,所述第三层的材料与所述第二层的材料相同。
9.根据权利要求7所述的tpv能量转换器,其中,所述第三层的材料不同于所述第二层的材料。
10.根据权利要求1所述的tpv能量转换器,其中,所述热发射体通过真空与所述热接收器分离。
11.根据权利要求1所述的tpv能量转换器,其中,所述热发射体与所述热接收器之间的距离为纳米nm量级。
12.根据权利要求1所述的tpv能量转换器,其中,所述热发射体包括:
基板;以及
布置在所述基板顶部以形成所述第一层的光栅。
13.根据权利要求12所述的tpv能量转换器,其中,所述光栅包括具有梯形形状的横截面的多个等距结构。
14.根据权利要求12所述的tpv能量转换器,该tpv能量转换器还包括:
布置在所述光栅和所述基板之间的介电层。
15.根据权利要求1所述的tpv能量转换器,其中,所述热发射体的几何参数和材料被选择为发射波长比根据λg=hc/eg确定的λg短的辐射,其中h是普朗克常数,c是光速,并且eg是所述光伏电池的带隙能。
16.一种制造热光伏tpv能量转换器的方法,该tpv能量转换器包括热发射体以及具有光伏电池的热接收器,该方法包括以下步骤:
选择所述热发射体的材料和几何参数,使得所述热发射体将进入的热转换为辐射并具有高于所述光伏电池的带隙的表面谐振频率;
设计具有高于所述光伏电池的带隙的表面谐振频率的所述热接收器的前层;以及
制造所述热发射体被布置在距所述热接收器一定距离处的所述tpv能量转换器,使得所设计的前层形成所述热接收器的最靠近所述热发射体的表面。
17.根据权利要求16所述的方法,其中,设计所述热接收器的前层的步骤包括以下步骤:
选择所述前层的材料,使得第一层的表面谐振频率的带宽与第二层的表面谐振频率的带宽交叉。
18.根据权利要求16所述的方法,其中,设计所述热接收器的前层的步骤包括以下步骤:
选择相对于所述前层的深度的其它值使将所接收的光子转换为电能的效率最大化的所述前层的深度的值。