(57)【要約】  その上面が入射面（３）を形成する、電磁制動が最小限である領域（５）により構成される誘電体構造上に配置される基本的な共振器を備えるソーラー素子。電磁制動が最小限である領域（５）は、入射電磁波に対して透過的である。領域は、材料特性が変化する境界線（６）により限定され、少なくとも１つの２Ｄ−３Ｄ共振器（４）が、誘電体（１０）に囲まれて、誘電体構造内に構成される。電磁制動が最小限である領域（５）は、基本的な共振器の共振周波数が異なる少なくとも１つの他の領域（２０）と連結され、システムは、自由空間において終結するか、あるいは、入射電磁波により提供される残りのエネルギーの全量を吸収することを企図するソーラー素子（システム）によって終結するかのいずれかである。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造上に配置された共振器を備えるソーラー素子であって、
前記ソーラー素子は、その上面が入射面（３）を構成する、電磁制動が最小限である領域（５）から構成される層状の誘電体構造により形成され、
前記層状の誘電体構造は、電磁波に対して透過性であり、材料特性の変化する境界線（６）によって限定され、
少なくとも１つの２Ｄ−３Ｄ共振器（４）が、電磁制動が最小限である前記領域（５）内に配置され、ここで、前記共振器の２Ｄ部分は前記入射面（３）内に配置され、関連する３Ｄ部分は前記誘電体（１０）内に配置され、
電磁制動が最小限である前記領域（５）は、異なる共振周波数を有する少なくとも１つの領域（２０）と連結され、
前記領域（２０）は、材料特性の変化する境界線（６）によって限定され、
少なくとも１つの２Ｄ−３Ｄ共振器（４）が、異なる共振周波数を有する前記領域（２０）内に配置され、ここで前記共振器（４）の２Ｄ部分は、前記入射面（３）内に配置され、関連する３Ｄ部分は前記誘電体（１０）内に配置され、
電磁波の伝播する方向における、異なる共振周波数を有する最後の前記領域（２０）は、ソーラーシステム（１１）と連結される、
ことを特徴とする、共振器を備えるソーラー素子。
【請求項２】
前記２Ｄ−３Ｄ共振器（４）が２つの部分によって構成され、
そのうちの第１の２Ｄ部分が、前記入射面（３）上に配置される変換素子（８）により構成され、かつ連結された導体の形態である１対の電極から構成され、
第２の３Ｄ部分が、電磁制動が最小限である前記領域（５）の内部に配置される、誘電体（１０）とリフレクタ（７）とによって構成され、
前記リフレクタ（７）が整合させられた前記誘電体（１０）上に変換部材（８）が配置される、
ことを特徴とする、請求項１に記載の共振器を備えるソーラー素子。
【請求項３】
前記２Ｄ−３Ｄ共振器（４）が２つの部分によって構成され、
そのうちの第１の２Ｄ部分が、前記入射面（３）上に配置される変換素子（８）により構成され、かつ連結された導体の形態である１対の電極から構成され、
第２の３Ｄ部分が、異なる共振周波数を有する前記領域（２０）の内部に配置される誘電体（１０）とリフレクタ（７）とによって構成され、
前記リフレクタ（７）が整合させられた前記誘電体（１０）上に変換部材（８）が配置される、
ことを特徴とする、請求項２に記載の共振器を備えるソーラー素子。
【請求項４】
前記リフレクタ（７）が、前記誘電体（１０）に関連して、前記入射面（３）に対して直交に配置されることを特徴とする、請求項２および３に記載の共振器を備えるソーラー素子。
【請求項５】
電磁制動が最小限である前記領域（５）が、ソーラーシステム内において異なる共振周波数を有する他の領域（２０）内に配置される２Ｄ−３Ｄ共振器（４）の周波数と一致する共振周波数を示す２Ｄ−３Ｄ共振器（４）を備えてよいことを特徴とする、請求項１〜４に記載の共振器を備えるソーラー素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光のエネルギーを電気エネルギーに変換する効率が高率であることを特徴とする共振器を含む素子を備えるソーラーシステムに関する。システムは、光のエネルギーの電気エネルギーへの高効率変換のために素子を利用することを目的として１対の電極の間に配置される構造を備える。
【背景技術】
【０００２】
現代の光発電において、太陽の電磁放射線または電磁波（１００ｎｍ〜１００００ｎｍの波長範囲内の広帯域電磁放射線）を変換するという５０年以上知られる原理が一般に適用される。太陽電池は、２つの金属電極の間に配置される２つの半導体層（ケイ素が一般的な材料である）から構成される。層のうちの１つ（Ｎ型材料）は、多数の負に帯電した電子を含み、これに対し、もう一方の層（Ｐ型材料）は、電子を容易に受容するボイドスペースとして定義される多数の「孔」を提示する。電磁波を低周波数の電磁波または直接の成分に変換する装置は、トランスバータ／コンバータとして知られる。この目的のために、電磁波変換効果の実験結果のみを重視して、異なる概念およびタイプの構造を備える半導体構造が適用される。
【０００３】
これまでに設計されたアンテナ、検出器、または構造は、共振に同調されていない。適用される半導体構造は、出現する定常電磁波に対処する上で相当な困難に直面し、エネルギー変換効率は、さらなる手段によって増大されなければならない。
【０００４】
類似した解決策において、アンテナの原理、または進行電磁波を別のタイプの電磁放射線（すなわち異なる偏光を有する進行電磁波または定常電磁波）に変換することならびにその後の処理が利用される。入射電磁波およびその反射に関連して、ならびに太陽放射線の広域スペクトル特性に関連して、特定の問題が生じる。一般に、設計された特性を広いスペクトルにおいて数十年の期間維持できるアンテナを構築することは容易ではない。
【０００５】
入射する太陽放射線を利用するために、同調させられた構造の単層システムが適用されるという解決策が提示されている。システムは共振モード半導体に基づいている。
【０００６】
チェコ特許出願第ＰＶ２０１１−４２号には、共振器を備え、半導体構造上に配置される光起電力素子の説明が含まれる。構造は、その上面が入射面を構成する電磁制動のない領域と、電磁制動のある領域とによって形成される。いずれの領域も材料特性の変化する仮想の（想定上の）境界線に囲まれ、少なくとも１つの２Ｄ−３Ｄ共振器が、誘電体に囲まれて、半導体構造内に配置される。電磁制動のある領域は、相対電極上に接する。この解決策の欠点は、赤外線スペクトルＡ、Ｂ、Ｃ、およびＤにおける出力密度の高い電磁波が入射すると、半電導性基板が過熱する可能性があるという点にある。そのため、この問題により動作寿命の減少が生じ、または素子の完全な破壊さえ生じる。
【発明の概要】
【０００７】
本発明は、誘電体構造上に配置された共振器を備えるソーラー素子の新規の構造を提示することを目的とする。使用される構成技術に基づき、素子が共振して高い値の電場および磁場の成分を生じさせ、この場合に、これらの成分は、典型的な電子素子に基づく周知の技術によって利用可能または処理可能となっている。
【０００８】
共振器を備え、構造内に配置されるソーラー素子によって上記の欠点は排除される。素子は、その上面が入射面を構成する電磁制動が最小限である領域から構成される層状の誘電体構造を含むことを特徴とする。電磁波透過性である層状の誘電体構造は、材料特性の変化する境界線により規定され、少なくとも１つの２Ｄ−３Ｄ共振器が、電磁制動が最小限である領域内に配置され、そこで、共振器の２Ｄ部分は入射面内に配置され、関連する３Ｄ部分は誘電体内に配置される。電磁制動が最小限である領域は、異なる共振周波数を有する少なくとも１つの領域と連結される。この領域は、材料特性の変化する境界線により規定され、少なくとも１つの２Ｄ−３Ｄ共振器が、異なる共振周波数を示す領域内に配置される。この共振器の２Ｄ部分は入射面内に配置されるが、その３Ｄ部分は誘電体内に配置され、異なる共振周波数を有する最後の構造が、電磁波の伝播する方向でソーラーシステムと連結される。
【０００９】
２Ｄ−３Ｄ共振器が２つの部分から構成され、そのうちの第１の（２Ｄ）部分が入射面上に配置される変換素子により構成され、かつ連結された導体の形態である１対の電極から構成され、第２の（３Ｄ）部分が、電磁制動のない領域の内部および電磁波が失われることなく通過する領域の内部のいずれにも配置される誘電体ならびにリフレクタにより構成される場合に、高い値の電場および磁場の成分の生成が簡便に実現され得る。変換素子は、誘電体上にさらに配置され、その上にリフレクタが直交に配置される。
【００１０】
本発明は、電磁波の電力束密度（Ｗ／ｍ２）が高い太陽放射線のスペクトルを利用する。本発明において、層状の誘電体構造上に配置される２Ｄ−３Ｄ共振器の形態のソーラー素子は、スペクトルの選択された部分について、入射ＥＭＧ波の周波数に同調させられる。素子は、パワースペクトル密度の高い値を示す領域（赤外線領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄなど）に集中するように同調させられる。同時に、別の２Ｄ−３Ｄ共振器が、スペクトルの選択された領域の、異なる周波数に同調させられる。そのため、この共振器は、入射電磁波の進行方向で前述の２Ｄ−３Ｄ共振器の後に続く。このように層内または領域内に配置される他の共振器を含むことにより（理論的には無限数の共振器が含まれ得るが、実際の数は、これらの素子数百個以内にとどまる）、２Ｄ−３Ｄ共振器のシステムが、地理的条件および気候条件に応じて構築され得る。従って、その後に電気エネルギーへと変換するためのエネルギーを最大限獲得するために、入射電磁波を利用することが可能である。現在適用されるソーラー素子および光起電力素子と比較すると、本明細書に記載される共振器の製造技術ならびに設計は、長い動作寿命を提供し、大きな温度差を可能にする。説明される発明において実現される概念は、光のエネルギー／熱エネルギーの電気エネルギーへの変換において達成される最高効率を特徴とする。
【００１１】
新規に構築されるソーラー素子の主な利点は、その構成様式、すなわち層状の誘電体構造にある。この構造は、誘電体材料の個々の領域により形成され、誘電特性を備えるこれらの領域のそれぞれが２Ｄ−３Ｄ共振器を含む。層状の誘電体構造の、このように設計された配置は、太陽などの光源により放射される入射電磁波の方向に伝播する後進電磁波の最小振幅サイズおよび位相を生じさせる。ソーラー素子はエネルギーのうち必要な部分を利用し、入射電磁波によって、あるいは、入射電磁波ならびに後方反射電磁波によってソーラー素子上にもたらされる効果のせいで実際の層状の誘電体構造が熱くなることはない。誘電体構造を通過する電磁波が、２Ｄ−３Ｄ共振器のさらに背後で、２Ｄ−３Ｄ共振器を備える他の領域まで、および誘電体構造の端においては、自由空間へと、あるいは、残留熱、電磁波、または光の形態である残りのエネルギーの回収が可能なソーラーシステムへと伝播するように、２Ｄ−３Ｄ共振器が設計される。従って、共振器は、提示される広くかつ任意の可変周波数スペクトルのための理想的なインピーダンス整合アンテナまたは理想的なエネルギーコンバータのようにふるまう。
【００１２】
層状の誘電体構造は、本明細書の以下のセクションにおいて説明される複数の構成要素を含む。第一に、材料特性の変化する平面に囲まれた、電磁制動が最小限である領域を特定する必要がある。この電磁制動が最小限である領域は、その境界線上で入射電磁波のエネルギーの一部を回収するように企図されている。エネルギーの残りは、最小限の損失で領域をそのまま離れる。そのため、少なくとも１つの２Ｄ−３Ｄ共振器が、この場合には、材料特性の変化する平面と同一である入射面上に配置される。これらの部分は、電磁波の最適な処理を保証する。２Ｄ−３Ｄ共振器に対する電磁波の反射が最小限となるように処理が実現される。材料特性の変化する平面で途絶える、電磁制動が最小限である領域の背後には、別の領域が続く。この領域は、２Ｄ−３Ｄ共振器の共振周波数が異なっており、電磁波の伝播方向に配置される。領域は、電磁制動が最小限である領域内に配置される第１の共振器とは異なる周波数に同調させられた少なくとも１つの２Ｄ−３Ｄ共振器を含む。説明したように、構造はソーラーシステム内に構成される。システムは、最後のソーラー素子によって終結されてよく、電磁波は、システムを離れて自由空間に入る。あるいは、ソーラー素子の最後の領域は、電磁波エネルギーを、熱、光または電気エネルギーの源として適用されるエネルギーの有用な形態へと変換することによって電磁波エネルギーの残りを変換するか、あるいは利用するソーラーシステムの典型的な構成要素にあってよい。
【００１３】
重要なことに、誘電体構造上に配置された共振器を備える設計されたソーラー素子は、電荷の生成を確保するための材料を利用せず、むしろ、電磁波の入射および電磁場の定常形態へのその変換に好適な条件を設定するための構造の特性を使用する。
【００１４】
システム内の選択的に同調させられた領域の構成のために、システムは、波の周波数スペクトル（スペクトルの出力密度分布）におけるその表示に従って電磁波の形態でのエネルギーの入射を最大効率で利用するようにふるまう。このために、共振器またはそれらの周期群が上記のように改変されていない場合と比較すると、設計された構造およびシステムの複合体内において著しく少ない数の同調させられた構造の異型を使用して、入射電磁波の所望の周波数スペクトルを含み、かつ利用することが可能となる。
【００１５】
提示される発明に基づき、説明される解決策は、結果として生じる構造内に配置される個々のソーラー素子領域の、素子が適用される具体的な場所に存在する入射電磁放射線の密度条件への適合を可能にする。この特性の結果として、入射電磁放射線を最大限に利用（回収）すること、および、さらなる適用（例えば、電気エネルギー源または電気エネルギー発生器として）を容易にする必要とされるエネルギー形態への放射線の変化から利益を得ることが可能である。共振器を備える設計されたソーラー素子は、相互接続された場合に光起電力（ソーラー）場を生成するパネルに埋め込まれる。
【００１６】
導入される解決策の重要な利点は、ソーラー素子の構成によって、気候条件または太陽の活動に応じてソーラーシステムの様々な（最適の）異型を編成することが可能となる事実にある。２Ｄ−３Ｄ共振器を備え付けた複数の領域を含むソーラー素子構造の１つは、（箔などの形態で実現される）選択されたパワースペクトル密度に相当する１種類の共振周波数に同調させられ得るのに対し、ソーラー素子の別の構造は、異なる、パワースペクトル密度の選択された周波数に同調させられ得る。構造は、電磁波が光源から進行する方向に、続けて配置される。従って、所定の地域、太陽の活動、または電磁波源について、入射エネルギーの形態として電磁波を最大限利用することを容易にするシステムを組むことが可能である。
【００１７】
このように構成されたソーラー素子は、工場で製造され得るか、組み立てられ得、あるいは、提供されるキットから、提示される場所において直接編成され得る。
【００１８】
本発明の原理は図面の使用により明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、２Ｄ−３Ｄ共振器を備えるソーラー素子の基本的な配置を説明し、システム内の構成を示す。
【図２】図２は、半導体構造上に配置された２Ｄ−３Ｄ共振器および接続部材のシステムを備えるソーラー素子の例示的な実施形態を図示し、異なる周波数に同調させられた別のソーラー素子の配置を示す。
【図３】図３は、誘電体内に配置された２Ｄ−３Ｄ共振器の概略図を示す。
【図４】図４は、２Ｄ−３Ｄ共振器およびリフレクタの構成を表示する。
【図５】図５は、２Ｄ共振器上でのＥＭＧ波の入射の方向から見た図を提供し、誘電体における２Ｄ−３Ｄ共振器の部分的な空間的配置ならびにソーラー素子誘電体内におけるリフレクタ領域の位置を説明する。
【図６】図６ａは、その上に誘電体および変換部材が配置される共振器（リフレクタにより形成される）のアクソノメトリック図を図示する。図６ｂは、共振器の側面図を示す。
【図７ａ】図７ａは、順方向での非線形部材への変換部材の接続を表す。
【図７ｂ】図７ｂは、逆方向での非線形部材への変換部材の接続を説明する。
【図８】図８は、共振回路接続を示す（回路はソーラー素子および関連する電子装置から構成される）。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
半導体構造上に配置される共振器を備えるソーラー素子の構成の原理が、以下に提供される非限定的な例によって明らかとなるであろう。
【００２１】
誘電体上に配置された２Ｄ−３Ｄ共振器を備えるソーラー素子の基本的なバージョンが図１において提供される。ソーラー素子のこの形態は、層状の誘電体構造を備える。この構造は、電磁制動が最小限である領域５により形成される。構造は、材料特性の変化する境界線６および異なる共振周波数を示す領域２０によって限定される。さらに、電磁制動が最小限である領域５は、少なくとも１つの２Ｄ−３Ｄ共振器４を備える。領域の表面上の入射面３の位置に、共振器４の２Ｄ部分が配置される。共振器の３Ｄ部分は、電磁制動が最小限である領域５の一部を占める。この場合、３Ｄ部分は、材料特性の変化する境界線６により限定される。入射面３および材料特性の変化する境界線６によって限定されるＥＭＧ波の伝播する方向における電磁制動が最小限である領域５の後ろには、２Ｄ−３Ｄ共振器の共振周波数が異なる別の領域２０が続く。２Ｄ−３Ｄ共振器の共振周波数が異なる、最後の領域２０の後ろでは、自由空間またはソーラーシステムのいずれかが、領域１１に連結される。
【００２２】
実際の２Ｄ−３Ｄ共振器４が図４、６ａおよび６ｂにおいて説明される。このバージョンの２Ｄ−３Ｄ共振器４は、その間に誘電体１０（絶縁材など）が配置される変換部材８およびリフレクタ７から構成され、変換部材８は、誘電体１０によって囲まれた交互に配置される連結された導体の形態である１対の電極により構成される。さらに、変換部材８は、その上にリフレクタ７が直交に配置される誘電体１０上に配置される。図５は、層状構造における誘電体１０の配置を示す。２Ｄ−３Ｄ共振器４は、非線形部材１５の助けによって接続素子１６に伝導される電流または電圧を生成する。この状況は、非線形部材１５の分極の両方のタイプが説明される図７ａおよび７ｂにおいて理解され得る。
【００２３】
図８は、ソーラー素子の電気的交流線図を表す。当該の異型は主に、一方向または双方向の整流器、シェーパー（ｓｈａｐｅｒ）、またはシグナルフィルタである。これらのタイプの接続は、広く知られている。電磁波からの誘導により生じる交流電流または交流電圧の源１９は、第１のキャパシタ１８およびインダクタ１４に並列に接続され、接続において第１のキャパシタ１８およびインダクタ１４は、コンデンサおよびコイルにより構成される。そのため、これらの構成要素は、入射電磁波の特性およびパラメータに同調させられ、かつ共振する、同調させられた交流回路を形成する。非線形素子１５は、共振回路上のシグナルを整形する。その後、このシグナルは、さらに利用可能な形にフィルター処理（整流）される。次の段階として、第２のキャパシタ１７への接続が実現される。接続において、キャパシタは、コンデンサにより構成される。また、接続において、接続部材１６が示される。これらの部材１６は、電圧＋Ｕ，−Ｕを示す。インピーダンスＺの形態である選択された電気的負荷１３が接続部材１６（クランプなど）に接続される場合、共振回路に変化が生じ、共振器は、好適な共振モードではなくなる程度にまでその特性を変化させる可能性がある。従って、装置１２が電気的負荷１３の前に導入される。その出力に対する電気的インピーダンスＺによるいかなる負荷があっても、この装置は、非線形部材１５と第２のキャパシタ１７とを備える共振器が、その出力に対して、共振器の設定モードを変化させないインピーダンスＺｉの１種類の同じ値によって負荷を受ける状況を生じさせる。
【００２４】
層状の誘電体構造上に配置された２Ｄ−３Ｄ共振器４を備えるソーラー素子の機能（または稼働）は以下の通りである。１００ｎｍ〜１０００００ｎｍの波長範囲内の電磁波１が、電磁制動が最小限である領域５の入射面３上の波入射点２に衝突する。（図１および図２において説明されるように）異なる共振周波数を有する個々の領域２０においても２Ｄ−３Ｄ共振器４が周期的に繰り返される。領域５の入射面３において、少なくとも１つの２Ｄ−３Ｄ共振器４の編成が配置される。この共振器は、個々に稼働（その機能を実行）してよい。あるいは、共振器間の相互接続を実現し、それにより周期的に繰り返されるソーラー素子の場を生み出すことが可能である。入射面３において、これらの素子は、有利な解決策と思われる１つのソーラー素子上の少なくとも２つの２Ｄ−３Ｄ共振器４の編成と、並列でまたは直列で接続される。これらの共振器は、接続素子９によって相互接続される。電磁波の入射する方向における電磁制動が最小限である第１の領域５は、入射電磁波のスペクトルの領域から共振周波数ｆ１へと同調させられる。この領域の後には、異なる共振周波数ｆ２を有する別の領域２０が、進行電磁波の方向で含まれる。従って、他の、数百または数千程度以下のＮ個の、異なる共振周波数を示す領域２０で進行が生じ、システムが生成される。また、ここで、層においてｆ１〜ｆｎの共振周波数が繰り返される必要はなく、この規則は、入射電磁波のエネルギーを最大限利用することを保証する。
【００２５】
電磁波１は入射面３上の入射点２に衝突する。ここで、電磁波１の電気成分および磁気成分が分解し、最大強度の電場および磁場を形成する。このプロセスは、薄層、直方体、角錐、円錐、トロイド、またはそれらの組み合わせの球、部分、貫通であってよいリフレクタ７の設計された形状により実現される。リフレクタ７の表面は、誘電体材料、金属、または両方の組み合わせならびに形状の集合体、の層によって形成されてよい（構成要素は２Ｄ−３Ｄ共振器４の一部である）。２つの周期的に繰り返される２Ｄ−３Ｄ共振器４の接続が実現される場合、上記の最大強度を算術的に累算する（重ねる）ために、（図２において説明されるように）これらの共振器が接続素子９によって接続される。この図は、２つの２Ｄ−３Ｄ共振器４が入射面３の位置に配置される、誘電体構造内に配置された２Ｄ−３Ｄ共振器を備える提示されるソーラー素子の例を示す。これらの共振器は、他の誘電体構造５上で周期的に繰り返される。また、２Ｄ−３Ｄ共振器４は、接続部材９によって相互接続される。
【００２６】
２Ｄ−３Ｄ共振器４を備え、誘電体内に配置されるソーラー素子の例示的な実施形態が、図３において説明される。このバージョンの２Ｄ−３Ｄ共振器４は、層状の誘電体構造内に配置される。電磁制動が最小限である領域５は、材料特性の変化する境界線６によって限定される。ソーラー素子の個々の部分の交互配置（構成）が図４に示される。２Ｄ−３Ｄ共振器４は、（連結された導体の形態である１対の電極から構成される）変換部材８、リフレクタ７、および誘電体１０から構成される。２Ｄ−３Ｄ共振器４は、層状の誘電体構造内に、さらに埋め込まれる。入射電磁波の波長に関連して、すなわち、誘電体構造の厚さが最小で、入射電磁放射線の最小周波数の波長の４分の１となるように、幾何学的形状が設計される。提示される幾何学的形状の設計は、結果として生じる共振特性を保証するであろう。
【００２７】
入射面３上での衝突の後、電磁波は層状の誘電体構造を透過する。（図３又は４において図示されるように）構造の表面上において入射面３の位置に共振器４の２Ｄ部分が配置されるのに対し、３Ｄ部分は電磁制動が最小限である領域５の一部を占める。電磁制動が最小限である領域５は、電磁波の入射面３における最大の電気成分および磁気成分の条件を設定するのに役立つ。この点において、層状の誘電体構造は、層状の誘電体構造上の進行電磁波が入射面３上で最大共振と共役して共振領域を生成できるように設計される。電磁制動が最小限である領域５は相対電極２１を備える。電磁波は、電磁制動が最小限である領域５の後ろに、さらに進行する。波は、最小限の反射波しか生成しないように進行する。電磁制動が最小限である領域５の寸法は、どのような点においても、誘電体１の相対誘電率に関連して入射電磁波の波長の４分の１以上であるように選択される（例えば、いずれの層も、選択された材料のタイプについて１０μｍの厚さを示してよい）。
【００２８】
共振状態を達成することにより、入射電磁波の方向に続けて整列された周期的に繰り返される素子の群内の少なくとも１つのソーラー素子において、元の入射電磁波の振幅の倍数増加が生じる。誘電体構造５の入射面３上で衝突する電磁波１の想定上の波長について、エネルギーの回収（エネルギーの利用、「出力管理」）のために設計された周期的／層状構造の性能およびモードを管理する電子回路１２によるさらなる処理に適用可能な電圧を得ることができる。
【００２９】
高品質の導体または誘電体が、その上に共振器４の２Ｄ部分が配置される、入射面３において形成される伝導経路の材料として適用される。また、同じ高品質の導体が変換素子８、接続素子９の材料、および非線形素子１５の材料のためにも使用される。導体は、電磁制動が最小限である領域５の相対誘電率に対して異なる相対誘電率を示す。電磁制動が最小限である領域５は、誘電体１０と導体材料および／または半導体材料との組み合わせにより形成される。共振器の設計、その配置、および材料の選択は全て、電磁制動が最小限である領域５において、反射係数が＜−１，１＞の間隔から０．５未満であるように実現される。
【００３０】
システムに含まれるソーラー素子の設計された誘電体構造は共振状態で稼働し、それにより共振器４上で、入射電磁波１の電気成分の振幅の複数（１〜１００００）の値を有利に得ることが可能となる。ソーラーシステムの提示される周期的な配置は、入射電磁波のスペクトルの０．１ＴＨｚ〜５０００ＴＨｚの領域内の周波数ｆについての共振モードにおける稼働を容易にする。
【００３１】
アンテナおよび標準的な共振回路を使用する典型的な解決策は通常、選択的特性の比率しか達成せず、入射電磁波の上記の周波数領域に対してこの解決策を設計することは不可能である。光起電力／ソーラーシステムの全体において、より多数の同調させられた素子を適用することで、本明細書において提示される手法により、上記の特定の周波数領域におけるエネルギー変換を達成することが可能となる。最適な層状の誘電体構造の設計のために、および利用率１００％という理想的状態に近づくために、または素子上における電磁波１の入射の発生器出力への変換のために、この条件が有利に利用され得る。従って、実現されるシステムの高効率性、動作寿命、および熱パラメータの独立性を特徴とする設計されたシステムの永久的な使用を容易にするために、提示される手法が適用され得る。
【００３２】
電気エネルギー源としての（ごく最小限での）基本要素の利用のために必要な前提条件は、外部電子回路１２を接続することにあり、それにより、回路１２の出力のいかなる負荷（負荷インピーダンスＺ１３は、間隔０〜∞オームの値を想定する）においても、回路１２の入力に対する電気的負荷Ｚｉの変化が現れない状態を達成することが可能となる。従って、基本的な構成要素または構成要素の群は、共振状態のままとなる。
【００３３】
産業上の利用可能性
説明されるソーラー素子は、電気エネルギーの回収器または発生器として、また、おそらくはセンサまたは非線形コンバータとして利用され得る。提供される解決策により提示される利点は、それが素子領域内部の高温に対して無反応性であることにあり、これは、エネルギー論およびより大きな単位内における適用に対して特に好都合である。
【符号の説明】
【００３４】
１    電磁波
２    波の入射の位置
３    入射面
４    基本的な共振器
５    誘電体構造
６    材料特性の変化する境界線
７    基本的な共振器リフレクタ
８    変換部材
９    基本的な共振器の接続部材
１０  誘電体
１１  同調させられた構造の最後の領域の自由終端または連結されて終結するソーラーシステム
１２  電子回路
１３  負荷
１４  インダクタ
１５  非線形部材
１６  接続部材
１７  第２のキャパシタ
１８  第１のキャパシタ
１９  電磁波からの誘導により生じる電流または電圧の源
２０  異なるように同調させられた共振器の誘電体構造
２１  相対電極
【図１】
2015534268.tif 000003
【図２】
2015534268.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図８】
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【国際調査報告】
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