用于太阳能吸收器的层系统

本发明涉及一种太阳能吸收器、一种包括该太阳能吸收器的太阳能集热器，还涉及一种制造该太阳能吸收器的方法。

近年来，尽可能高效的太阳能热利用促进了该领域已经增加的开发活动。在此期间，已经形成了许多如何利用基本热能原理使太阳能为人类事业所利用的构思。除了当前要么仍然处于科学试验阶段、要么不能在大规模试验中得到证实的许多开发成果，已经证明真空管集热器、平板型集热器以及槽式集热器在家庭以及工业中的应用尤其合算。所有这些方法适用于通过专门的吸收器表面将太阳能电磁光谱的某些部分转换成热能，同时用这些热能加热热流体。在太阳能热系统中加热的热流体能够接着提供给换热器，比如通过循环泵提供给换热器，保存在所述热流体中的热能通过所述换热器被释放并在后来的步骤中被利用。

这种太阳能热系统的效率除了由一系列几何因素所决定外，也由基本的热力学参数或材料参数所决定。这种建立在家庭以及工业应用中的热能太阳系统所获得的效率通常在50％到90％之间。然而，相比之下由所述太阳能热系统接收到的50％到10％的太阳能仍然未被利用并再次被当做废热排出或放出。

为了提高热能太阳系统的效率，已经提出了许多对吸收器表面的改进，图5a、5b、5c、6a和6b中详细地示出了这种改进中的一部分。这里，主要致力于以特定选择性的方法形成用于接收太阳辐射的吸收器表面，以便降低从吸收器表面散发的热损失。例如，使用高选择性吸收器表面，所述高选择性吸收器表面用石英玻璃，氮化钛(TiN)、氧化钛(TiO)和二氧化钛(TiO2)的混合物，碳化钛在金属的吸收器基板上形成多个涂层。用这种方法可使热损失降低到仅仅10％。

为了进一步提高太阳能系统的总效率，即，为了使接收到的可用太阳辐射达到一个较高的比例，也提出了另外的技术成果，所述技术成果使得太阳辐射的热和光伏的同时利用的组合成为可能。

作为这种组合系统的代表，参看DE 39 23 821 A1，它提出了将集热器和光电收集器组合在一个收集单元中。它所描述的收集器提供一种传送换热器媒介流的热流体系统，所述热流体系统是嵌入在隔热的气凝胶中的所述集热器的一部件。当太阳辐射入射到所述集热器时，具有较短波长的太阳辐射部分通常不能被吸收，并且红或红外部分只有在转换成热能后才能够被利用。所述光电收集器相对于太阳辐射的入射方向连接在所述集热器之后，所述光电收集器使得太阳辐射的余下的光谱，即，可见光和紫外光，可被用来通过光伏效应产生电流。所述集热器和所述光电收集器通过一个厚的隔热气凝胶层相互隔开。

由于所述集热器的结构性配置以及所述集热器相对于所述光电收集器的几何排列，DE 39 23 821 A1中的集热器和光电收集器的组合具有许多缺点。一方面，在所述隔热气凝胶中含有的空气会对入射到所述组合收集器上的太阳光产生强烈的散射，因此，大部分太阳辐射尤其是大部分红外辐射散失。此外，由于所述集热器提供了所述热流体系统的管道的一种布置，也增大了散射截面。相对于太阳辐射的入射方向，所述热流体系统连接在所述光电收集器之前，并且在所述光电收集器上形成阴影。因此，太阳辐射的一部分被所述 换热器的管道反射和折射，以致这部分辐射不再能够用来产生光伏电流。光伏电流产生的效率因此大大降低。另外，也将提到组合收集器的结构复杂性，这一方面不但导致生产成本昂贵，也显著提高了这种系统中的故障敏感度和维护的必要性。

在将集热器和光电收集器组合在一个单元中的方面，也已进行了另外的结构方面的努力，例如由Solarhybrid AG.公司所进行的结构方面的努力。由Solarhybrid AG生产的组合集热器包括单晶型或多晶型太阳能电池，所述单晶型或多晶型太阳能电池组合在由玻璃制成的太阳能集热器盖板的下面。然而，由于这种构造，在辐射的入射下工作时，所述太阳能电池非常热，并且导致光伏效率的大大降低。此外，另外增加的太阳能电池还可以不利地影响用于热能生成的光的入射，例如，由于遮蔽。

因此，本发明的目的是避免上述的来自现有技术的缺点。特别地，本发明的目的是提供一种太阳能吸收器，与现有技术中的太阳能吸收器相比，其具有高的总效率，同时具有降低的制造成本。

本发明的目的是通过根据权利要求1的太阳能吸收器、根据权利要求16[13]的太阳能集热器和根据权利要求19[15]的用于制造这样一种太阳能吸收器的方法来实现的。

特别地，本发明的目的通过一太阳能吸收器来实现，所述太阳能吸收器包括至少一个太阳能吸热器和至少一个太阳能电池层系统，所述太阳能电池层系统置于该吸热器上，其中所述太阳能电池层系统包括一第一层和一第二层，所述第二层直接地与所述第一层相接触，其中，所述第二层位于一个表面区域上方，直接地或间接地置于在所述太阳能吸热器上。

此外，本发明的目的是通过一太阳能集热器实现的，所述太阳能集热器包括上述的具有至少一个太阳能吸热器和至少一个太阳能电池层系统的太阳能吸收器。

此外，本发明的目的是通过一种用于具有至少一个太阳能吸热器和至少一个太阳能电池层系统的太阳能吸收器的制造方法来实现的，其中所述方法的特征至少在于如下步骤：提供一个太阳能吸热器，在所述太阳能吸热器上直接或间接地设置一个第二层，在所述第二层上直接地设置一个第一层。

本发明的基本构思是这样的，由太阳能集热器所包括的太阳能吸收器具有一个太阳能吸热器和一个太阳能电池层系统，所述太阳能电池层系统置于该吸热器上。这样，所述太阳能电池层系统位于一个表面区域的上方，直接或间接地置于所述太阳能吸热器上，以便形成一个由集热器和光电收集器形成的紧凑和稳定的单元。所述太阳能吸热器也可以是一个由传统的太阳能集热器组成的太阳能吸热器。此外，所述太阳能吸热器还可以具有一个特别修整的表面(specially conditioned surface)，所述特别修整的表面不仅能够改善太阳辐射的吸收，还能够改善与根据本发明的所述太阳能电池层系统的连接。

当太阳辐射入射到所述太阳能吸热器的表面上时，根据本发明的所述太阳能吸热器确保太阳辐射转化为热或热辐射。特别地，通过表面修整(surface conditioning)或通过一个或多个吸收层的应用，所述太阳能吸热器可特别适用，所述一个或多个吸收层吸收太阳光谱可视部分的红和红外辐射并将其转化为热。

相对于太阳辐射的入射方向，根据本发明的所述太阳能电池层系统连接在所述太阳能吸热器之前。就其本身而言，所述太阳能电池层系统可以使太阳光谱的可视和紫外(UV)辐射的吸收成为可能，所述太阳光谱的可视和紫外辐射不能被所述太阳能吸热器特 别有效地转化成热或热辐射。为此，所述太阳能电池层系统可一方面具有关于其传输的一合适的透明区域，所述透明区域能够使特别是可视太阳光谱的红和红外部分以基本无阻的方式通过。由于所述太阳能电池层系统与所述太阳能吸热器之间的平面连接，散射辐射的部分也大大减少，尤其是当所述太阳能电池层系统直接置于所述太阳能吸热器上时。因此，太阳辐射进入所述太阳能电池层系统的部分既可通过吸收在所述太阳能电池层系统内被利用，也可通过在所述太阳能吸热器内进行的物理吸收过程在所述太阳能吸热器内被利用。

根据本发明的所述太阳能电池层系统具有一第一层，还具有一直接与所述第一层相接触的第二层。这里，可提供所述第一层作为光伏系统的光阳极，提供所述第二层作为光伏系统的光阴极。然而，根据布置和所选择的材料，也可能所述第一层执行光阴极的功能而所述第二层执行光阳极的功能。

作为光伏系统之外的选择，根据本发明的所述太阳能电池层系统也可提供一光电化学层系统，将所述光电化学层系统的第一层构造为光阴极或光阳极，将所述光电化学层的第二层相应地构造为光阳极或光阴极。相应地，除了太阳能的热利用，通过对用于以光电化学方式产生气体的太阳辐射的额外利用，提高了包括所述太阳能吸收器的太阳能集热器的总效率。许多半导体材料，例如组(the groups)二氧化钛(TiO2)、钛酸锶(SrTiO3)、锗(Ge)、硅(Si)、硫化亚铜(Cu2S)、砷化镓(GaAs)、硫化镉(CdS)、二硫化钼(MoS2)、硫硒化镉(CdSeS)、四氧化三铅(Pb3O4)或硒化镉(CdSe)，适用于根据本发明的所述太阳能电池层系统的所述第二层的构造。已经证明二氧化钛(TiO2)尤其适合，二氧化钛(TiO2)还可以相对经济的方式工业化生产。二氧化钛还可以以很大不同的改性进行应用，所述改性不但可以制造一个厚度不同的第二层，还可以使宏观层结构有选择性地改变。此处能想到的有，例如超薄二氧化钛层、二氧化钛薄膜、多晶二氧化钛、烧结的二氧化钛粉末，以及其他二氧化钛晶体结构，如金红石、锐钛矿或板钛矿。此外，所述第二层的半导体可具有一合适的掺杂，该掺杂使得价带和导带之间的能隙能够进行已选定的调整。

此外，与所述第二层直接接触的所述第一层可由与所述第二层的半导体的掺杂方式相反的金属或者半导体制成。为了制造所述第一层的半导体材料，所述第二层的上述各种半导体材料也应被包括在内。为了将一种金属用于制造所述第一层，必须小心，尤其是，所述金属的表面只能是不易氧化的，也就是说，具有相对大的功函数，以免所述层在操作中老化。元素钌、铑、钯、银、锇、铱、铂、金、铝、铬、铜、镍、钼、钯、钽和钨尤其适用于制造所述第一层。

根据用于所述第一层的材料，在所述第一层和所述第二层之间形成一pn结(在使用半导体材料的情况下)或一肖特基接触(在使用金属的情况下)。

为了合理选择所述太阳能电池层系统的所述第一层和所述第二层的材料，一方面可制造一合适的具有足够透明度的光伏系统以便使所述各部分能够通过，这对于太阳辐射的太阳能热利用很重要。此外，合理选择所述第一层和所述第二层的材料还能够制造一合适的光电化学系统，所述光电化学系统对于用于产生太阳热能的部分来说同样是透明的。如果根据本发明的所述太阳能吸收器被用于同时产生太阳热能和以光电化学方式产生气体，需要一包围或浸绕(washes around)在所述太阳能电池层系统周围的电解质。关于以光电化学方式产生气体的原理，参见DE 10 2004 012 303。

此外，本发明的另一基本构思是这样的，所述太阳能电池层系统直接或间接地置于所述太阳能吸热器上，使所述太阳能电池层系统能够适当冷却。所述太阳能电池层系统的厚度与整个太阳能吸热器的扩展(expansions)相比较小且仅有低的热容量，这也有助于使所述太阳能电池层系统能够适当冷却。特别地，为了使所述太阳能电池层系统作为光伏系统工作，产生大量热辐射或热能，这在通常的适用条件下可导致光伏电流的产生中很大的效率损失。通常，所述光伏电流的产生的效率降低，即，每升高一摄氏度效率降低约0.5％。在这方面，所述太阳能电池层系统的充分冷却对于提高光伏效率来说极为重要。

由于所述太阳能电池层系统直接或间接地置于所述太阳能吸热器上，根据本发明，可通过所述太阳能吸热器从所述太阳能电池层系统实现高效散热。由于所述太阳能集热器中的太阳能吸热器通常将通过吸收太阳辐射产生的有用热散发到热流体系统中，所述太阳能电池层系统中产生的热可同时地并有效地排放到此热流体系统中。这样，一方面，所述太阳热能产生或太阳能热利用效率提高并且，另一方面，所述光伏电流产生或所述光伏效率提高。

此外，根据本发明的所述太阳能电池层系统直接或间接地置于所述太阳能吸热器上，减少了所述太阳能吸热器的遮蔽，因此可降低太阳能热利用效率。特别地，根据本发明，没有提供创建太阳能吸热器和太阳能电池层系统之间的连接的底座/粘结层或装置。由于这样的机械部件导致因遮蔽和光反射或光散射而使太阳能热利用效率降低，所述太阳能电池层系统在根据本发明的所述太阳能吸热器上的布置产生一基本上不减少的太阳能热量的产生。这也受到所述太阳能电池层系统具有一很薄的构造的支持。

在根据本发明的所述太阳能吸收器的第一实施方式中，规定至少对于太阳光光谱的一部分，尤其是太阳光光谱的红和/或红外部分来说，所述太阳能电池层系统是透明的。这样，太阳光光谱的波长范围对于太阳热能的应用尤为重要，所述太阳光光谱的波长范围可入射到所述太阳能吸热器上并使电磁光能能够转化为热。此外，在光谱的可视范围和紫外范围中对光伏电流的产生或光电化学转换重要的光谱范围能为所述太阳能电池层系统所用。此外，通过合理选择用于所述太阳能电池层系统的所述第一层和第二层的材料，以及通过对这些层厚度的合理选择，可获得所述太阳能电池层系统的传输响应的有利影响。

在根据本发明的所述太阳能吸收器的另一实施方式中，所述太阳能电池层系统的厚度不超过1000nm，尤其是不超过750nm，优选地在400nm到600nm之间，更优选地约为500nm。根据本发明的所述太阳能电池层系统的厚度的选择使得太阳辐射能够被充分传送，所述太阳辐射被提供用于由所述太阳能吸热器通过吸收进行太阳热能转化，因此所述太阳能电池层系统也使未传送的辐射部分能够充分辐射到所述太阳能电池层系统内用于电荷分离。此外，由于整个太阳能电池层系统的厚度很薄，因此使用的材料的数量相对少而经济，从而由此产生的材料成本也低而经济。

在另一构造中，规定所述太阳能电池层系统的所述第一层由铂制成，所述第二层由二氧化钛制成。特别地，由于二氧化钛造价低廉而铂标准电位(功函数)高(+1.2伏特)，这两种材料尤其适合生成太阳能电池层系统。此外，由铂制成的所述第一层可通过一种特别有利的方式，例如真空镀，置于由二氧化钛制成的层上。

在又一实施方式中，由二氧化钛构成的所述第二层可具有N型掺杂或P型掺杂。根据N型掺杂，当使用太阳电磁能照射时，由二氧化钛构成的所述第二层可形成一光阳极，在 其表面，特别地，发生电解质溶液中产生的还原剂的光电化学氧化。在所述第二层具有P型掺杂的替代性情况下，这可形成一光阴极，因此在其表面，发生电解质溶液中产生的氧化剂的还原。

在根据本发明的太阳能吸收器的另一实施方式中，所述第一层具有凹槽，尤其是沟，所述凹槽暴露所述第二层的预定区域。特别地，为了在电解质溶液分解时以光电化学方式产生气体，需要光阳极和光阴极与所述电解质溶液接触以便使载流子平衡。因此，通过所述第一层上提供的所述凹槽，所述电解质溶液的一部分可与所述第二层接触，因此，在暴露的所述第二层的表面上，取决于所述太阳能电池层系统的构造，可发生氧化或者还原。

在根据本发明的所述太阳能吸收器的另一实施方式中，所述太阳能吸收器含有铜和/或铝。两种材料都具有合适的表面结构，以便确保所述太阳能电池层系统持久和一致的设置。另外，两种材料都是好的热导体，能够有效地以太阳热能的方式将产生的热传导或排出。

在根据本发明的所述太阳能吸收器的优选的又一实施方式中，所述太阳能电池层系统包括一第三层，所述第三层尤其是由钛制成，在所述第二层的与所述第一层相反的一面与所述第二层直接接触。该第三层一方面提供所述第二层的有利电接触，还提供稳定的导电基座。特别地，在所述太阳能电池层系统的所述第三层和所述太阳能电池层系统的所述第二层之间构造一决定所述太阳能电池层系统内的导电反应的欧姆电阻。

根据本发明的所述太阳能吸收器的另一实施方式，所述太阳能电池层系统包括一第四层，尤其是一种绝缘材料，所述第四层与所述第二层直接接触或者在所述第二层背离所述第一层的一面与所述第三层直接接触。所述第四层以一种有利的方式被使用以便所述太阳能电池层系统相对于所述太阳能吸热器电绝缘，以便所述太阳能电池层系统中产生的电荷无法通过所述太阳能吸热器流出。这里所述第四层作为二氧化硅层可以一种特别优选的方式被构建造，所述二氧化硅层可被轻易地置于所述太阳能吸热器上，例如通过适当的浸渍过程或溶胶—凝胶过程，例如通过使用正硅酸乙酯(TEOS)。

在根据本发明的所述太阳能吸收器的一有利的实施方式中，所述第一层的厚度不超过25nm，尤其不超过18nm，优选地在8nm到15nm之间，更优选地约为13nm。在一优选的，目前所追求的实施方式中，所述第一层的厚度等于13nm。

在根据本发明的所述太阳能吸收器的另一实施方式中，所述第二层的厚度不超过650nm，优选地在450nm到550nm之间，更优选地约为500nm。在一优选的，目前所追求的实施方式中，所述第二层的厚度等于500nm。

在根据本发明的所述太阳能吸收器的另一实施方式中，所述第二层包括多个单颗粒，所述单颗粒的平均直径不超过50nm，尤其是不超过35nm，优选地在15nm到25nm之间，更优选地约为20nm。有利地，所述第二层的所述多个单颗粒如簇状化合物那样布置。这样，可制造所述太阳能电池层系统的一纳米结构层，所述纳米结构层一方面使得表面能够增大，一方面使得额外的能量状态能够在所述第二层的材料的典型的禁区(typically forbidden zone)内被建立，这扩大了有用的波长范围，特别是朝低的能量状态扩大了有用的波长范围。在一替代实施方式中，所述太阳能电池层系统的所述第一层也可被形成多个单颗粒或簇。

在根据本发明的所述太阳能吸收器的另一实施方式中，所述第三层的厚度为5nm 到25nm。由于所需的透明度，所述第三层必须构造得尽可能薄，从这个方面来说，所述第三层优选地在5nm到25nm之间。

此外，规定根据本发明的所述太阳能吸收器的特征是：所述太阳能吸收器所包括的所述太阳能吸热器具有多个太阳能电池层系统，所述多个太阳能电池层系统互相之间电串联。特别地，为了作为光伏系统使用，可将所述各单个的太阳能电池层系统的电压累加，使得输出电压升高。

在根据本发明的所述太阳能吸收器的另一实施方式中，提供所述太阳能吸收器来用于传统太阳能集热器中。因此，通过使用一个或多个根据本发明的太阳能吸收器，可非常经济地改装传统或工业上的典型的太阳能集热器，因此所述太阳能集热器的外壳可基本不改动。在将所述太阳能电池层系统作为光伏系统使用的情况下，在所述太阳能集热器里仅需要至少一个电线引线(feedthrough)。在将所述太阳能电池层系统作为光电化学系统使用的情况下，将光电化学系统的外壳扩展到可以通过一个或多个入口至少部分地填充电解质溶液的程度，因此可通过一出口将废电解质从所述太阳能集热器的所述外壳移除，并且同时可通过同一出口或一额外提供的出口将电解产生的气体从所述太阳能集热器的所述外壳排出。

在根据本发明的所述太阳能集热器的一特别优选的实施方式中，可将所述太阳能电池层系统以一种适于产生光伏电流的方式电连接，其中所述太阳能吸热器与一适用于同时产生太阳热能的热流体系统连接。因此，在操作的时候，当用太阳电磁辐射照射时，光伏、电流可同时产生，并且通过所述热流体系统排出的热可被利用，例如，通过换热器。

在根据本发明的所述太阳能集热器的一替代实施例中，所述太阳能集热器具有至少一个用于电解质溶液，尤其是水，的入口，还具有一气体出口，因此所述太阳能电池层系统适用于光电化学气体产生(photoelectrochemical gas generation)，其中所述太阳能吸热器与一适用于同时产生太阳热能的热流体系统连接。因此，根据本实施方式的所述太阳能集热器可用于同时产生以光电化学方式置备的气体和以太阳热能方式生成的热。在使用水作为电解质溶液的情况下，所述以光电化学方式置备的气体是由氢和氧制成的混合物。在将气体混合物从所述太阳能集热器中排出之后，可根据常用技术方法将所述混合物分离。对于由铂和N型掺杂的二氧化钛制成的太阳能电池层系统的使用，这导致所述第二层表面上的水分子的氧化，还导致所述第一层表面上的带正电荷的氢离子的还原(reduction)。在又一实施方式中，可得到一种同时适用于产生光伏电流、以光电化学方式产生气体，和产生热能的太阳能集热器。

根据本发明的用于制造太阳能吸收器的方法的一优选的实施方式，所述第一层和/或所述第二层的设置通过凝胶过程，尤其是，通过凝胶涂层工艺(gel-coating process)、喷涂、浸涂、化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)，或通过喷溅来形成。提到的所有方法使坚固耐用的层能够以经济实惠和技术上简单易行的方式设置。

从属权利要求中给出了本发明另外的实施方式。

下面，将参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。此处所示为：

图1是根据本发明的太阳能吸收器第一实施方式的透视斜视图，包括一个太阳能吸热器和一个太阳能电池层系统；

图2a是根据本发明的太阳能电池层系统的另一实施方式的剖视图；

图2b是根据本发明的太阳能电池层系统的一实施方式的抛光切割的显微照片；

图3a是配备有根据本发明的太阳能吸收器实施方式的太阳能集热器的透视局部剖视图，所述太阳能集热器用于同时生成太阳热能和光伏电流；

图3b是根据图3a的太阳能集热器的侧视图；

图4a是配备有根据本发明的太阳能吸收器实施方式的太阳能集热器的透视局部剖视图，所述太阳能集热器用于同时生成太阳热能和以光电化学方式产生气体；

图4b是根据图4a的太阳能集热器的侧视图；

图5a是一在以传统方式涂涂层太阳能吸热器中的太阳热能流的示意图；

图5b是涂有黑铬的太阳能吸热器中的太阳热能流的示意图；

图5c是涂有高选择性涂层的太阳能吸热器中的太阳热能流的示意图；

图6a是图5c所示的并且涂有高选择性涂层的太阳能吸热器的示意性的侧面剖视图；

图6b是图6a所示的并且涂有高选择性涂层的太阳能吸热器中的能量流的示意性的局部图。

在下面、相同的参考符号用于所有相同的或具有相同作用的元件和特征。

参考符号：

1  太阳能吸收器

2  太阳能吸热器

3  太阳能电池层系统

10 第一层

11 第二层

12 第三层

13 第四层/绝缘材料

15 凹槽/沟

16 欧姆接触

17 肖特基接触

20 粒子

30 太阳能集热器

40 热流体系统

41 热流体入口

42 热流体出口

50 入口(电解质溶液)

51 电解质溶液

52 出口(电解质溶液)

53 探头浸入套

55 玻璃罩

56 绝缘材料

57 后墙

58 框架

59 电线引线

60 边缘混合物(Edge compound)

61 密封

62 填充气体

70 金属

71 高选择性涂层

72 石英玻璃

图1所示是根据本发明的太阳能吸收器1的第一实施方式的透视图，所述太阳能吸收器1包括太阳能吸热器2和置于该吸热器上的太阳能电池层系统3。所示太阳能吸热器2是一金属层，具有一平面结构并且可由诸如铜或铝或者至少包括这些金属的合金制成。在该金属的太阳能吸热器2的表面上，首先置有一第四层13，该第四层13，作为单一连贯的层，与所述太阳能吸热器2的表面直接接触。在所述第四层13的与所述太阳能吸热器2背离的一面，四个第三层12以条状的形式、互相平行并且等距间隔地设置。相应地，在与所述第四层13背离的每一所述第三层12的表面上，以条状形式设置有第二层11，所述第二层11也填充两个相邻并相隔的第三层12中间呈阶梯状布置的空间。在与每一所述第三层12背离的每一所述第二层11的表面上，以条状形式设置有第一层10，相应地，所述第一层10填充两个相邻的第二层11中间呈阶梯状布置的空间。所述第一层10、所述第二层11和所述第三层13都相互平行设置，其中呈条状形式的互相邻近的各层间距相同。根据该设置，暴露每一第二层11的表面的凹槽15置于互相邻近且平行的每一个所述第一层10之间。

这种各单独的层相对于彼此的设置是有利的，尤其是当所示太阳能吸收器用于生成太阳热能和同时以光电化学方式生成气体时。为此，包括所述第一层10、所述第二层11、所述第三层12和所述第四层13的所述太阳能电池层系统3由电解质溶液部分地浸绕(washed around)，其中所述凹槽15，在本例中构造为沟，充满该电解质溶液。当根据本实施方式的所述太阳能吸收器1被光能尤其是太阳光能照射时，这导致所述第一层10和暴露在所述凹槽15中的所述第二层11的表面上的所述电解质溶液分解或者该电解质溶液的单独的组分(individual components)分解。

在一优选的实施方式中，所述第四层13构造为绝缘层，所述第四层13以一种特别优选的方式由二氧化硅构成的电绝缘层构成。这种层可通过浸涂法，尤其是溶胶-凝胶法在所述太阳能吸热器2的表面上制造。根据该实施方式，所述第三层12构造为金属钛层。特别地，化学气相沉积、物理气相沉积或喷溅方法适用于将这些层置于所述第四层13上。根据本实施方式，置于所述第三层12上的所述第二层11由二氧化钛制成，并可通过比较的 方法(comparable methods)设置。最终的第一层10，就它们本身而言，可在另一处理步骤中设置，所述另一处理步骤可基本按照用于设置所述第三层12的方法来操作。这里，根据本实施方式，所述第一层10由铂制成。

如果现在由二氧化钛制成的所述第二层11具有一N型掺杂，那么当光入射到这些层上时，这些层中产生一些空穴-电子对，释放出的电子移往所述第一层10，以便在那里促进还原反应。余下的空穴在所述第二层11的表面上聚积并氧化所述凹槽15的暴露区域中的另外的电解质组分。如果所述电解质溶液含有水，那么该氧化致使氧气的产生以及在由铂制成的所述第一层10的表面上的到氢的还原。这里，所述第一层10和第二层11之间的结在一上方区域互相连接，起肖特基二极管的作用，所述肖特基二极管没有pn结，即半导体-半导体结，但有一金属-半导体结。然而，如同带有pn结的二极管一样，肖特基二极管也具有整流特性。象征性地，由相关的层设置所代表的所述肖特基二极管在图的下部区域通过标准开关符号再现。根据本实施方式，相关层10、11和12的条宽是ca.20mm。

根据本实施方式，由所述第一层10、所述第二层11和所述第三层12构成的所述层系统的总厚度等于ca.560nm。

图2a示出了根据本发明的由一第四层13、一第三层12、一第二层11和一第一层10构成的所述太阳能电池层系统的另一实施方式的剖视图。与图1中示出的实施方式相比，所示第四层13用于电绝缘，其中所述第三层12是400nm厚的钛层，所述第二层11是约150nm厚的N型掺杂的二氧化钛层，所述第一层10是ca.10nm厚的铂层。这里，在操作的时候，当用太阳辐射照射时，在所述第三层12和所述第二层11之间形成一欧姆接触。对所示的太阳能电池层系统3的光电功能和光电化学功能很重要的所述肖特基接触17，构造在所述第二层11和所述第一层10之间的交界区内。

图2b示出了根据本发明的太阳能电池层系统的一实施方式的抛光切割的显微照片。特别地，那里示出了由钛制成的分子级的(elementary)第三层12，所述第三层12与由N型掺杂的二氧化钛制成的所述第二层11直接接触。所述第二层11，就其本身而言，与由铂制成的所述第一层10直接接触。为了简化图形重现，将示出的层厚度调整为与图2a中示出的层厚度不相称地大。

图3a示出了根据本发明的太阳能集热器的一实施方式的透视局部剖视图。这可通过并入一个根据本发明的所述太阳能吸收器的一实施方式来改造传统太阳能集热器(在本例中，示出了Buderus SKS 4.0高性能收集器)的方法实现。通过此改造，与制造一个新系统相比，所进行的重新配置的成本显著降低。这里，具有热流体入口41和热流体出口42的所述热流体系统40不需额外调整。

相反，在本例中构造为一双弯折的所述热流体系统40，可保持不变。为了改造所述太阳能集热器，仅需插入一根据本发明的一实施方式的太阳能吸收器1。为了释放以光伏方式产生的电流，进一步需要合适的电线，可通过所述电线引线59将所述电线引出所述外壳。所述电线引线59置于由玻璃纤维制成的框架58内的拐角区域，这使用塑料注塑技术制造以便加固。此外，本例中示出的所述太阳能集热器包括一玻璃罩55，所述玻璃罩55构造为，例如一3.2mm厚的单晶片安全玻璃罩。为了热绝缘，可提供一绝缘材料层56，所述绝缘材料层56位于所述热流体系统40和一后墙57之间。根据本实施方式，所述后墙可以是一0.6mm厚的铝锌镀层的钢板并且所述绝缘材料可以是一55mm厚的无渗气 (outgassing-free)绝缘材料层。和传统太阳能集热器相同，根据本实施方式的所述太阳能集热器在一边缘混合物(edge compound)60附近也具有一探头浸入套(probe immersion sleeve)53。

图3b示出了图3a中示出的所述太阳能集热器在所述电线引线59的区域内的侧视图。特别地，在那里所述玻璃罩55可被识别，其中为了减少热传导，该玻璃罩与一密封61还有所述太阳能吸收器1的表面一起限制一充满填充气体62尤其是稀有气体的中空的空间。所述太阳能吸收器1与所述热流体系统40直接接触，以便用于生成太阳热能，可将所述太阳能吸收器1中生成的热直接排放到所述热流体系统40中。这里所述热流体[系统]40传送热流体流，所述热流体流被通过所述热流体出口42从所述太阳能集热器中排出。为了提高热效率，所述绝缘材料56置于所述后墙57和所述热流体系统40之间，因此该绝缘材料将避免热朝所述太阳能集热器的背面散失和消散。

图4a中示出的太阳能集热器与图3a中示出的太阳能集热器基本相同，其中图4a中示出的所述太阳能集热器并不是构造为一组合的光伏、太阳热流体太阳能集热器，而是构造为一组合的热能和光电化学的太阳能集热器。

与图3a中示出的所述太阳能集热器的配置相比，根据图4a的所述太阳能集热器包括一太阳能吸收器1，除了所述太阳能吸热器2(本例中未示出)之外，所述太阳能吸收器1还配备有一太阳能电池层系统3(本例中未示出)，所述太阳能电池层系统3适用于光电化学应用。图4a中示出的所述太阳能集热器未配备一图3a中的电线引线59，而是配备有一入口50和一出口52，所述入口50和一出口52使电解质溶液51(本例中未示出)能够被添加到所述太阳能集热器中。在所述电解质溶液的使用或光电化学分解范围内出现(shown)的气体可通过未进一步示出的开口去除或通过所述出口52和用过的电解质溶液一起去除。

图4b在一侧视图中示出了本例中相对于图3b重新配置的图4a中的所述太阳能集热器的区域。除了用于所述电解质溶液51的入口50和出口52(未详细示出)，图4b中示出的细节与图3b中细节的不同之处仅仅在于所述电解质溶液51取代了图3b中的所述填充气体62。

图5a示出了一以传统方式涂涂层的太阳能吸热器的侧视示意图。在图5a中所示的最简实施方式中，由金属制成的所述太阳能吸热器表面涂有黑。这些太阳能吸热器使约50％的太阳辐射可以转化成热并作为可使用的太阳热能。通常5％的太阳辐射在涂有黑的表面上反射，而所述太阳能吸热器中所示的45％的热以未利用的形式散失回环境。

相比之下，这里由所述太阳能吸热器包围的金属基板的黑铬涂层显示出明显的能效增加。使用黑铬涂层，通常80％的太阳辐射被吸收以便被所述太阳能吸热器使用，而仅仅5％被反射并且所生成的热的15％被作为热辐射以未利用的形式散失，然而，所述黑铬涂层是非常环境不友好的。

然而，使用高选择性涂层，有可能更进一步地提高传统太阳能吸热器的效率。这种高选择性涂层71能够使，例如，90％的所述太阳辐射被热利用，而仅仅5％通过在高选择性涂层71上的太阳辐射的反射而流失，并且依次地，约5％的由所述太阳能吸热器吸收的能量作为热辐射散失回环境中。

图5c中示出的所述高选择性涂层71的一示例性实施方式在图6a中以横断面图 的形式出现。这里，所述高选择性涂层71受到一由石英玻璃(SiO2)72制成的作为保护层和防反射层的覆盖层的保护。通常该覆盖层的厚度等于0.1μm。在所述由石英玻璃72制成的层和所述金属70(金属基板)之间有一高选择性吸收层71，所述高选择性吸收层71与一扩散膜一起设置。所述高选择性吸收层通常由氮化钛(TiN)、氧化钛(TiO)和二氧化钛(TiO2)制成的一种混合物构成并且厚度约为0.1μm。同样提供的扩散膜可由碳化钛(titanium carbide)制成。由于该涂层，有利地所述太阳光谱的蓝光谱范围的更多光在所述石英玻璃72和所述高选择性吸收层71之间的边界层上被反射，特别是，所述太阳光谱的红外部分被所述太阳能吸热器以热的形式吸收。这种情况在图6b中示意性地示出。

在这一点上，应该注意的是，上述所有部分，单独地或任何结合都被认为是本发明的重要部分，尤其是附图中示出的细节。这些部分的修改为本领域的技术人员所熟知。