Информационно-энергетический чип

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт физики имени Б.И.Степанова Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Есман Александр Константинович Кулешов Владимир Константинович Зыков Григорий Люцианович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт физики имени Б.И.Степанова Национальной академии наук Беларуси(57) 1. Информационно-энергетический чип, содержащий солнечную батарею со встроенной антенной, все части которой вместе с линиями передачи расположены в прозрачном диэлектрическом корпусе на верхней стороне солнечной батареи и выполнены в виде сетей из металлических проволок, электрически соединенных стержнями, диаметры которых больше глубины скин-слоя для частоты принимаемого излучения, отличающийся тем, что на тыльной стороне солнечной батареи нанесен слой диэлектрика, на котором расположены микрорезонаторы, внутренние концы их соединены через детектирующие элементы, а одни из внешних концов микрорезонаторов подключены к тыльному электроду солнечной батареи, другие - к электроду на слое диэлектрика. 2. Информационно-энергетический чип по п. 1, отличающийся тем, что микрорезонаторы имеют размеры от 2 до 6 мкм и от 10 до 28 мкм. 3. Информационно-энергетический чип по п. 1, отличающийся тем, что микрорезонаторы выполнены в виде двухзаходных логопериодических металлических спиральных антенн. 101112014.06.30 2. Патент 2013201063 1 (прототип). 3. Медведев А.М. Технология производства печатных плат. - М. Техносфера, 2005. С. 76-89. Полезная модель относится к области солнечной энергетики и может быть использована при разработке солнечных батарей зарядки мобильных телефонов или солнечных батарей, объединенных в мобильную сеть с обменом данными для текущего обслуживания(ремонт, очистка и т.д.). Известна фотоэлектрическая панель солнечной батареи 1, включающая переднее стекло, заднее стекло, фотовольтаический генерирующий слой, заключенный в оболочку между передним и задним стеклами, и по крайней мере один электронный компонент,расположенный за фотовольтаическим генерирующим слоем, по крайней мере один электронный компонент, включающий один или более преобразователей постоянного тока в переменный ток, настроенный для преобразования выходной мощности постоянного тока из фотовольтаического генерирующего слоя в переменный ток выходной мощности, батарею и антенну. Устройство не обладает высокой эффективностью преобразования солнечного излучения в выходную мощность электрического тока, так как в нем не используется весь спектр солнечного излучения. Наиболее близкой по технической сущности является антенна, интегрированная с солнечной батареей 2, пп. 1, 2, 3, 6, 9, которая включает солнечную батарею и антенну,части которой и линия передачи выполнены в виде сетей из металлических проволок,электрически соединенных стержнями, и расположены на верхней стороне солнечной батареи, при этом все части антенны поддерживаются прозрачным диэлектрическим корпусом, причем диаметры проволок и стержней выполнены больше глубины скин-слоя на частоте излучения, принимаемого антенной. Устройство имеет низкую работоспособность при отсутствии видимого солнечного излучения. Техническая задача - повышение работоспособности устройства. Поставленная техническая задача решается тем, что в информационно-энергетическом чипе, содержащем солнечную батарею со встроенной антенной, все части которой вместе с линиями передачи расположены в прозрачном диэлектрическом корпусе на верхней стороне солнечной батареи и выполнены в виде сетей из металлических проволок, электрически соединенных стержнями, диаметры которых больше глубины скин-слоя для частоты принимаемого излучения, на тыльной стороне солнечной батареи нанесен слой диэлектрика, на котором расположены микрорезонаторы, внутренние концы их соединены через детектирующие элементы, а одни из внешних концов микрорезонаторов подключены к тыльному электроду солнечной батареи, другие - к электроду на слое диэлектрика. Для эффективного решения поставленной технической задачи микрорезонаторы имеют размеры от 2 до 6 мкм и от 10 до 28 мкм. Для эффективного решения поставленной технической задачи микрорезонаторы выполнены в виде двухзаходных логопериодических металлических спиральных антенн. Совокупность указанных признаков позволяет повысить работоспособность устройства за счет использования инфракрасного излучения как Солнца, так и окружающей среды. Сущность полезной модели поясняется фиг. 1, на которой представлен фронтальный разрез устройства. Информационно-энергетический чип содержит солнечную батарею 1 со встроенной антенной 2. Все части встроенной антенны 2 выполнены в виде сетей из металлических проволок, электрически соединенных стержнями 4, и вместе с линиями передачи 3 распо 2 101112014.06.30 ложены в прозрачном диэлектрическом корпусе 9 на верхней стороне солнечной батареи 1. На тыльной стороне солнечной батареи 1 нанесен слой диэлектрика 8, на котором расположены микрорезонаторы 5, внутренние концы их соединены через детектирующие элементы 10, а одни из внешних концов микрорезонаторов 5 подключены к тыльному электроду 6 солнечной батареи 1, другие - к электроду 7 на слое диэлектрика 8. В конкретном исполнении солнечная батарея 1 выполнена на основе стандартных солнечных элементов, например кремниевых. Встроенная антенна 2 и линия передачи 3 изготовлены из меди с использованием толстопленочной технологии, состоящей из ряда последовательных идентичных циклов выполнения операций напыления, отжига и фотолитографии, в результате которых медные части антенны 2 достигают толщины 7 мкм. Стержни 4 выполнены гальваническим наращиванием меди в соответствующих отверстиях прозрачного диэлектрического корпуса 9, как в 3. Микрорезонаторы 5 изготовлены фотолитографией последовательно одна спираль микрорезонатора 5 - из никеля, вторая из хрома, а между ними выполнен детектирующий элемент 10 в виде пленки окиси кремния толщиной 10-15 нм (диодные структуры никель - окись кремния - хром площадью менее 0,10,1 мкм 2, имеющие несимметричную вольт-амперную характеристику из-за разной работы выхода указанных выше металлов). Тыльный электрод 6 солнечной батареи 1 и электрод 7 выполнены вакуумным напылением соответственно из хрома и никеля. Слой диэлектрика 8 выполнен вакуумным напылением окиси кремния толщиной 0,25 мкм и его термическим окислением во влажной атмосфере кислорода. Прозрачный диэлектрический корпус 9 изготовлен из полиимида по технологии многослойных печатных плат,как в 3. Информационно-энергетический чип работает следующим образом. Входное солнечное излучение, включая инфракрасный диапазон с длинами волн от 1 до 3 мкм и тепловое излучение окружающей среды в спектральном диапазона от 5 до 14 мкм проходит через прозрачный диэлектрический корпус 9 на солнечную батарею 1 со встроенной антенной 2,которая поглощает меньше 1 этого излучения. Видимая часть солнечного излучения преобразуется солнечной батарей 1 в электричество (фиг. 1). Инфракрасная часть солнечного излучения и тепловое излучение окружающей среды проходят через солнечную батарею 1, поступают на микрорезонаторы 5 и возбуждают в них переменные электрические токи соответствующих частот. В микрорезонаторах 5 с размерами спиралей от 1 до 3 мкм электрический ток наводится инфракрасным солнечным излучением, а в микрорезонаторах с размерами спиралей от 5 до 14 мкм - тепловым излучением окружающей среды(фиг. 2). Эти электрические токи выпрямляются в детектирующих элементах 10 и создают разность потенциалов между тыльным электродом 6 солнечной батареи 1 и электродом 7. Электрическое напряжение, полученное за счет преобразования инфракрасной части входного излучения, суммируется с электрическим напряжением от солнечной батареи 1 и постоянно поддерживает работоспособность информационно-энергетического чипа независимо от наличия видимого света. Электромагнитное излучение СВЧ-диапазона принимается встроенной антенной 2 и передается по линии передачи 3 на вход приемопередающих цепей (на фиг. 1 и 2 не указаны). Предлагаемая полезная модель обеспечивает работоспособность устройства даже в условиях полного отсутствия видимого солнечного излучения за счет использования как инфракрасной части спектра электромагнитных волн солнечного излучения, так и теплового излучения от окружающей среды, в том числе и подстилающей поверхности, т.е. расширения спектра электромагнитного излучения, преобразуемого в электричество. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4