[發明專利]激光照射下光伏陣列背板熱電陣列連接架構的確定方法

有效

• 申請號: 201710531479.5
• 申請日: 2017-07-03
• 公開（公告）號: CN107395115B
• 公開（公告）日: 2019-10-22
• 發明（設計）人: 金科;龔文翔
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H02S40/42
• 分類號: H02S40/42;H01L35/32
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 熊玉瑋

本發明公開了激光照射下光伏陣列背板熱電陣列連接架構的確定方法，屬于激光無線電能傳輸的技術領域。本發明從不均勻溫升分布對熱電陣列輸出功率的影響出發，以各串聯支路熱電模塊開路電壓值之和相等且串聯支路中各熱電模塊的開路電壓值差異最小為目標優化光伏陣列背板熱電陣列的SP架構，以各并聯支路熱電模塊短路電流值之和相等且并聯支路中各熱電模塊的短路電流值差異最小為目標優化光伏陣列背板熱電陣列TCT架構，最后以輸出功率最大的優化架構為光伏陣列背板熱電陣列的最優連接架構，降低不均勻的溫升分布對熱電陣列輸出功率造成的影響，從而獲得較高的輸出功率。

技術領域

本發明公開了激光照射下光伏陣列背板熱電陣列連接架構的確定方法，屬于激光無線電能傳輸的技術領域。

背景技術

由于有線能量的傳輸具有局限性，無線能量傳輸得到了越來越廣泛的應用，而激光無線能量傳輸具有傳輸距離遠、定向性好的優點，因此適合于對無人機、坦克、車輛等快速移動目標進行非接觸充電。激光無線能量傳輸的系統結構框圖如圖1所示。

光伏電池是激光接收端的重要組成部分，其構成材料種類很多，有多晶硅、單晶硅、砷化鎵等許多其它種類的材料。然而，各種材料的光伏電池在常用激光波段的效率都較低(如圖2所示)以及激光與物質存在的熱效應共同導致了激光接收端的光電轉換效率較低。激光接收端的光電轉換效率大約只有20％～30％，其中，大部分的能量都以熱能的形式散失了，這大幅降低了激光無線電能傳輸系統的供能效率。

由于激光光束的能量密度按高斯分布，光伏電池板的溫升也按高斯分布，因此，各溫差不同的熱電模塊輸出特性也不同。如果將輸出特性差異較大的各熱電模塊簡單串并聯會使得熱電陣列存在較大的功率損耗，從而降低了熱電陣列的熱電轉換效率。因此，可以通過改變熱電陣列的電氣連接架構，降低不均勻的溫度分布對陣列輸出功率造成的影響，從而使陣列輸出最大的功率。

常用的連接架構如串并聯(series-parallel,SP)結構(如圖3(a)所示)、完全交叉聯結(totally-cross-tied,TCT)結構(如圖3(b)所示)多應用于光伏電池的連接架構中，然而對于熱電陣列尤其是在激光照射下光伏電池板背板的熱電陣列的連接架構研究很少。本申請旨在以光伏陣列常用的SP和TCT連接架構為基礎，研究能夠提高在激光照射下光伏電池板背板熱電陣列效率的連接架構。

發明內容

本發明的發明目的是針對上述背景技術的不足，提供了激光照射下光伏陣列背板熱電陣列連接架構的確定方法，從不均勻溫升分布對熱電陣列輸出功率的影響出發，實現了激光照射下光伏電池板背板熱電陣列最優連接架構的確定，解決了目前缺乏對激光照射下光伏電池板背板熱電陣列連接架構的研究這一技術問題。

本發明為實現上述發明目的采用如下技術方案：

激光照射下光伏陣列背板熱電陣列連接架構的確定方法，

確定熱電陣列的溫度分布；

根據熱電陣列的溫度分布并采用SP連接架構連接熱電模塊以形成光伏陣列背板熱電陣列的SP架構，以各串聯支路熱電模塊開路電壓值之和相等且串聯支路中各熱電模塊的開路電壓值差異最小為目標優化光伏陣列背板熱電陣列的SP架構；

根據熱電陣列的溫度分布并采用TCT連接構架連接熱電模塊以形成光伏陣列背板熱電陣列的TCT架構，以各并聯支路熱電模塊短路電流值之和相等且并聯支路中各熱電模塊的短路電流值差異最小為目標優化光伏陣列背板熱電陣列的TCT架構；

比較熱電陣列在優化后SP架構下輸出的最大功率、熱電陣列在優化后TCT結構下輸出的最大功率，選取最大功率值高的優化架構為光伏陣列背板熱電陣列的連接架構。