全息波带片用于太阳能转换 薄秀华 (河北省科学院激光研究所〉 Holographic zone plate used for conversion of solar energy Bo Xiuhua (L部er Institute of the Hebei Academy of Sciences, Shijiazhuang) Abstract: Solar cells made of different materials have different spectra1 response CUrVe9. When off-axis vo1ume phase ho1ographic zone p1ate of doub1e exposure is matched with the corresponding solar ωlls with different spectra1 response, the energy conγersion efficiency will b9 increased by of 2.5 times. 目前2 在太阳电池发电中，迫切需要解决的问题 是降低半导体材料的成本和提高能量转换效率。人 们对此已经做了大量的研究工作。人们研究用全息 光学元件聚集太阳能，并探讨基于这种全息光学元 件组成集热器或光生伏打发生器口.2)。 本文介绍一种适用于太阳电池聚光发电的全息 方法。光电转换器的主要组成部分是体积位相全息 波带片和半导体太阳电池。利用体积位相全息技带 片的色散聚光特性，使之与不同禁带宽度的太阳电 - 池相匹配，可以得到比较理想的结果。 体和、位相全息波带片象普通透镜一样具有聚光 和成像特性。但全息波带片是衍射成像，所以同时 也具有较强的色散性.0 把这种全息波带片用于太阳 能转换时，对其成像性质的要求并不十分严格，可以 完全忽略由记录和再现之间的波长差而引起的像 差。 利用全息波带片的聚光效果可以增强太阳电池 表面接受的辐射光强，同时也使太阳电池面积大大 缩小，节省了半导体材料。利用全息波带片的色散 特性，可以使阳光按不同的光谱波段在空间分离开， 选择具有不同光谱灵敏度的太阳电池置于相应的光 谱区域， 能够使其处于最佳工作状态，获得最佳功率 输出。 我们用重铭酸明胶板制作了直径为 60mm、 焦 距为 200mm 的双曝光离轴全 息波带片，明胶层厚 度为 15 μm。 在单色光 488nm 条件下，聚焦点面积 约为 4.2mm2。整个全息片上各部分的衍射效率有 差异，其平均衍射效率为 70% 。 我们用两种不同禁带宽度〈鸟，=1. 6eV， E I1,= 1. 1eV) 的太阳电池，与制作的双曝光离轴全息波带 片相组合p 使它们分别处于光谱灵敏的聚光区域。 实验装置和 测量线 路如图 1 所示。用碟鸽灯作 为模拟太阳党的光源。首先p 调节殃鸽灯的辐射光 强，使其辐照光能 量密度为 100mWjcm 2。在实验 中，先按图 l 所示装置和线路进行第一次测量。然 后，取下全息波带片，再作第二次测量。第一种情况 得到的输出能量密度为 35mWjcm气第二种情况得 到的输出能量密度为 10mWjcm飞由于输入能 量 密度均为 100mWjcm气故前者转换效率为 35%，后 者转换效率为 10% 。可见，由于体积位相全息波带 片与太阳电池的匹配，使光电转换器的效率提 高 了 2.5 倍。重络酸明肢全息波带片若长期吸潮会导致 其色散聚光性能变差， 与之匹配的太阳电池接收到 G.三伊:;l!RL 图 1 实验装置和测量线路 W一准直在自鸽灯光 H一全息波带片; Erh.....Eo'-大 阳电池 RL一精密电阻 v一电位计 .567 . 

的光强减弱y 从而导致能量转换效率降低。所以应 当 尽量避免重络酸明肢全息波带片与潮湿的空气长 期 接触。为此用一片同样尺寸的透明度高的玻璃盖 在上面，而且四周侧 面边沿处与全息波带片的玻璃 基片密封肢合。这样就可 以 避免全息技带片的特性 奕异. 参考文献 1 Magarinos J. Laser FωUS， 1981; 17 (12): 38 2 Bloss W H et al . A ppl. Opt. , 1982; 21 (20) : 373~ 〈状稿日期: 1987 年 3 月 19 日〉 在 20非钢表面激光 O.N 和 O.B 合金化的研究 郑克全 张思玉 〈兰州大学物理系) Study onlaser C. N and C. B alloying of 20* steel surfaces Zheng Kequα71， Zhαng Siyu (Physics Department, Lanzhou University, Lanzhou) Abstract: Experimental procedure is presented in 20非 steel surfaces of carbonitriding anà c::.rbo-boronization by employing a transeversely-excited CO2 laser. The results indicate t he dlemical composition and micr ostructure in the laser penetrated layers has u ndergone a r adical change and its hardness and r esistance ωabrasion have been greatly improved. -、引言 非金属 元素合金化就是将含有碳、 氮 、跚元素的 化合物，按一定 的比例制备成添加物p 涂敷在金属 材 料的表面上，在激光束的辐照下p 使涂层和基体薄层 同时达到熔化程度。 在熔池中，添加元素和基体元素 同处于液体状态下， 由于液体表面张力效应和重 力 的作用 ， 熔池中各种元素之间相五扩散3 混合， 移去 加热的激光束，熔池吸收大量的热量由基体迅速 地 传走p 而表面急剧冷却， 凝固后 p 基体表面便形成含 有添 加 元素的合金层。采用激光 C.N 和 C.B 合金 化与常规化学共渗处理相比其优点是;激光合金 化 处理时间短p 钢件变形小， 消耗能源少， 不需要碎火 介质2 无污染p 加热处理在钢件表面进行p 钢件内 部 韧性不受影响p 容易实现机械化和自动 化处理。 二、实验条件和方法 采用横向流动 CO2 激光器， 输出功 率为 500 ，..... 2000W 连续可调， 激光束采用焦距 为 250mm 的碑 .568. 化稼透镜聚焦 p 光斑为 圆 形3 直径为 3 mm， 实验选取 的激光功率为 1350W，扫 描速度为 7mm/s。 在碳氮合金化实验 中，添加元 素采用碳粉 (C) 和 尿素 (CO(NH2)2) 作为碳 氮合金化 的添加元素p 混合 重量 比为 1:2。碳棚合金化过程中，、采用碳粉 (C) 和 碳化棚 (B♂〉粉末作为合金化的添加元素p 混合粉末 重量比为 1:1，将上述两种混合粉末研磨成粒度小子 300 目的颗粒状粉末， 用有机溶液作粘合剂 3 调合成 粉浆并涂敷到基体金属 材料的表面上。 选用 20排铜 作基体材料p 并加工成 20 x 20 x 6 mm3 的金属块p 其 表面进行 了必 要的清洁处理。 表面涂层厚度为 0.2 m丑1 。 三、实验结果与分析 8 .1 添加元素在合金层中的分布 用 PHI595 型多功能俄歇电子能谱仪对两种合 金层中各种添加元素分布情况由表向里作了俄歇线 扫描观察，图 1 (的 、 (b ) 分别为碳氮和碳棚合金层 的 线扫描 图谱。 从图 1 可 以得到以 下 两点结 论: (1) 线