本發(fā)明涉及納米天線領(lǐng)域，具體而言涉及一種具有聚攏太陽能特性的微納米天線太陽能電池及工作方法。

背景技術(shù)：
納米光學(xué)天線是目前新興的前沿科技，它是天線的一種，它的基本原理是當(dāng)光照射在金屬等與介質(zhì)界面時，在可見光波段和遠紅外波段處金屬等材料的介電常數(shù)為負(fù)數(shù)，在電場的作用下金屬表面的自由電子振蕩，當(dāng)電子的振蕩頻率和入射電磁波的頻率一致時就會產(chǎn)生共振，在其表面產(chǎn)生表面等離子體激元，這也是傳統(tǒng)天線所不具有的特性。它的特點是將電磁能量局域在亞波長的空間內(nèi)，使納米結(jié)構(gòu)表面出現(xiàn)巨大增強的局域電磁近場，導(dǎo)致處于近場范圍內(nèi)的熒光材料，量子點和非線性介質(zhì)對外界電磁場的響應(yīng)呈現(xiàn)獨特的線性和非線性效應(yīng)。由于納米天線的反饋間隙很小，靜電耦合很強，從而產(chǎn)生電磁場。微納米天線可以提高天線面積的利用效率，并在一定的增益作用下可以減小天線口徑面積，使得在航天航空領(lǐng)域可采用體積更小、重量更輕的控制天線。為衛(wèi)星通信、衛(wèi)星微波探測成像以及微小機器人的研究提供了更有力的技術(shù)支持。目前的微納米天線太陽能電池的通常做法是，在有韌性的塑料軟片上集成大量納米天線陣列，除了能吸收光源中可見光和紫外光外，還可以吸收紅外光的能量或其他光源能量，而不像傳統(tǒng)的面板只能吸收白天的可見光，并且晚上時這些面板幾乎不起作用。但是，現(xiàn)有的微納米天線太陽能電池的表面上，由于有大量的引線，微納米天線的覆蓋面積只有很小的一部分，能被轉(zhuǎn)換成電能的太陽能也只有微納米天線覆蓋的那部分，太陽能利用率仍然不高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明目的在于提供一種具有聚攏太陽能特性的微納米天線太陽能電池及工作方法，該太陽能電池可將微納米天線覆蓋面積之外的太陽能也收集轉(zhuǎn)換成電能，且能吸收太陽能的全部分量實現(xiàn)較高的光電轉(zhuǎn)化效率。本發(fā)明的上述目的通過獨立權(quán)利要求的技術(shù)特征實現(xiàn)，從屬權(quán)利要求以另選或有利的方式發(fā)展獨立權(quán)利要求的技術(shù)特征。為達成上述目的，本發(fā)明提出一種具有聚攏太陽能特性的微納米天線太陽能電池及工作方法。所述微納米天線太陽能電池包括基底、光電轉(zhuǎn)換層以及N個具有聚攏太陽能特性的微納米天線裝置；所述基底用于承載設(shè)于其上的光電轉(zhuǎn)換層與微納米天線裝置；所述微納米天線裝置附著設(shè)于光電轉(zhuǎn)換層上，自上而下包括引向器組、第一介質(zhì)層、微納米天線、第二介質(zhì)層以及反射振子，其中：所述微納米天線具有天線振子，用于吸收照射在微納米天線上的太陽光在天線振子延伸方向上的分量，在局部空間內(nèi)形成電磁場，并將轉(zhuǎn)換生成的電能傳遞給光電轉(zhuǎn)換層；所述引向器組設(shè)置在微納米天線上方，用于將照射至太陽能電池表面的光線收集聚攏至微納米天線內(nèi)；所述反射振子設(shè)置在微納米天線下方，其延伸方向與微納米天線的振子延伸方向相同，用于將照射于其上的光線反射回微納米天線內(nèi)；所述第一介質(zhì)層設(shè)置在引向器組與微納米天線之間，用于隔離引向器組與微納米天線；所述第二介質(zhì)層設(shè)置在反射振子與微納米天線之間，用于隔離反射振子與微納米天線；所述光電轉(zhuǎn)換層附著設(shè)于所述基底上，用于處理微納米天線饋電，具有用于外接的正輔助電極、負(fù)輔助電極；所述N為正整數(shù)。所述第一介質(zhì)層、第二介質(zhì)層采用二氧化硅層。所述反射振子采用金屬反射振子或石墨烯反射振子中的任意一種。所述引向器組由L個引向器互相平行排列構(gòu)成，每個引向器的延伸方向均與所述天線振子延伸方向一致，相鄰引向器之間設(shè)有用于隔離的二氧化硅薄膜層；L≤4，L為正整數(shù)。所述引向器采用金屬引向器或石墨烯引向器中的任意一種。所述天線振子包括偶極子天線。所述偶極子天線的振子形狀包括矩形、梯形、臺階狀或三角形中的任意一種。所述N個微納米天線裝置被分為兩部分，其中一部分包括M個微納米天線裝置，該M個微納米天線裝置的天線振子延伸方向相同，構(gòu)成第一微納米天線組，該M個微納米天線裝置的天線振子延伸方向被設(shè)為第一方向；其余微納米天線裝置的天線振子延伸方向相同，構(gòu)成另一部分，被設(shè)置為第二微納米天線組，第二微納米天線組的天線振子延伸方向被設(shè)為第二方向；所述第一方向與第二方向互相垂直；所述第一微納米天線組用于收集太陽能在第一方向上的分量并將之轉(zhuǎn)換成電能；所述第二微納米天線組用于收集太陽能在第二方向上的分量并將之轉(zhuǎn)換成電能；所述M為正整數(shù)，且M<N。所述光電轉(zhuǎn)換層包括電池單元陣列、正主電極、負(fù)主電極、正輔助電極、負(fù)輔助電極以及填充在其間用于隔離和鈍化的第二介質(zhì)層；所述電池單元陣列具有多個串聯(lián)電池陣列，每個串聯(lián)電池陣列由多個電池單元并聯(lián)構(gòu)成；所述電池單元包括天線振子饋電電極、與天線振子相鄰的次級電極以及將次級電極與天線振子饋電電極相連的整流電路；所述串聯(lián)電池陣列最外側(cè)的兩個次級電極分別構(gòu)成該串聯(lián)電池陣列的正電極與負(fù)電極，該串聯(lián)電池陣列的正電極被設(shè)置為與正主電極連接，該串聯(lián)電池陣列的負(fù)電極被設(shè)置為與負(fù)主電極連接；所述正主電極被設(shè)為與正輔助電極連接，所述負(fù)主電極被設(shè)為與負(fù)輔助電極連接。所述天線振子饋電電極振子延伸在微納米天線裝置兩側(cè)，其延伸方向與天線振子的延伸方向一致。所述天線振子的饋電方式包括天線振子水平饋電、透過引向器層垂直饋電中的任意一種。一種微納米天線太陽能電池收集聚攏太陽能并轉(zhuǎn)換成電能的方法，包括：照射至太陽能電池面板上的太陽能通過引向器組和反射振子以聚攏至微納米天線上，在微納米天線內(nèi)形成電磁場；光電轉(zhuǎn)換層將該電磁場能轉(zhuǎn)換為電能，并提供給外接回路。由以上本發(fā)明的技術(shù)方案，與現(xiàn)有相比，其顯著的有益效果在于：1、照射至引線部分的太陽能也被聚攏至微納米天線上，提高了對太陽能的收集能力。2、設(shè)置振子延伸方向互相垂直的兩種微納米天線，吸收更多的太陽光，進一步提高對太陽能的收集能力。應(yīng)當(dāng)理解，前述構(gòu)思以及在下面更加詳細(xì)地描述的額外構(gòu)思的所有組合只要在這樣的構(gòu)思不相互矛盾的情況下都可以被視為本公開的發(fā)明主題的一部分。另外，所要求保護的主題的所有組合都被視為本公開的發(fā)明主題的一部分。結(jié)合附圖從下面的描述中可以更加全面地理解本發(fā)明教導(dǎo)的前述和其他方面、實施例和特征。本發(fā)明的其他附加方面例如示例性實施方式的特征和/或有益效果將在下面的描述中顯見，或通過根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)的具體實施方式的實踐中得知。附圖說明附圖不意在按比例繪制。在附圖中，在各個圖中示出的每個相同或近似相同的組成部分可以用相同的標(biāo)號表示。為了清晰起見，在每個圖中，并非每個組成部分均被標(biāo)記?，F(xiàn)在，將通過例子并參考附圖來描述本發(fā)明的各個方面的實施例，其中：圖1是本發(fā)明的具有聚攏太陽能特性的微納米天線太陽能電池的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明的微納米天線裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明的微納米天線為一階偶極子天線的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明的微納米天線為三階偶極子天線的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是本發(fā)明的微納米天線為領(lǐng)結(jié)偶極子天線的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6是本發(fā)明的具有兩種互相垂直的振子延伸方向的微納米天線裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖7是本發(fā)明的電池單元陣列的結(jié)構(gòu)示意圖。圖8是本發(fā)明的電池單元的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實施方式為了更了解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，特舉具體實施例并配合所附圖式說明如下。在本公開中參照附圖來描述本發(fā)明的各方面，附圖中示出了許多說明的實施例。本公開的實施例不必定意在包括本發(fā)明的所有方面。應(yīng)當(dāng)理解，上面介紹的多種構(gòu)思和實施例，以及下面更加詳細(xì)地描述的那些構(gòu)思和實施方式可以以很多方式中任意一種來實施，這是因為本發(fā)明所公開的構(gòu)思和實施例并不限于任何實施方式。另外，本發(fā)明公開的一些方面可以單獨使用，或者與本發(fā)明公開的其他方面的任何適當(dāng)組合來使用。本發(fā)明提供一種具有聚攏太陽能特性的微納米天線太陽能電池及工作方法。結(jié)合圖1，該微納米天線太陽能電池包括基底1、光電轉(zhuǎn)換層2以及N個具有聚攏太陽能特性的微納米天線裝置。N為正整數(shù)?；?用于承載設(shè)于其上的其他結(jié)構(gòu)層?；?通常采用能夠在其表面生長二氧化硅薄膜的非導(dǎo)電性材料，其表面與二氧化硅薄膜的附著可達到1*106N/cm2以上。優(yōu)選的，基底1采用單面拋光的硅片，二氧化硅薄膜生長在硅片的拋光面上?；椎暮穸群图兌葲]有特殊限制，只要適合在其表面生長二氧化硅薄膜既可。結(jié)合圖2，微納米天線裝置3附著設(shè)于光電轉(zhuǎn)換層2上，自上而下包括引向器組302、第一介質(zhì)層304、微納米天線301、第二介質(zhì)層305以及反射振子303，其中：微納米天線301具有天線振子，用于吸收照射在微納...