[發明專利]一種瓦級輸出功率的激光供電接收端裝置和系統

在審

• 申請號: 202110482167.6
• 申請日: 2021-04-30
• 公開（公告）號: CN113162252A
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發明（設計）人: 魏建國;劉偉麟;黃輝;黃鳳;鄧輝
• 申請（專利權）人: 全球能源互聯網歐洲研究院;全球能源互聯網研究院有限公司;國網山西省電力公司;國網山西省電力公司經濟技術研究院;國家電網有限公司
• 主分類號: H02J50/30
• 分類號: H02J50/30;H02S10/00;H02J7/34;H02J7/35;H01L31/0216;H01L31/0224;H01L31/06
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 薛異榮

1.一種瓦級輸出功率的激光供電接收端裝置，其特征在于，包括：

第一電壓轉換器，第一電壓轉換器適于對傳感節點進行供電；

光伏模塊，所述光伏模塊適于與第一電壓轉換器的輸入端電學連接；

超級電容儲能模塊，所述光伏模塊還適于對超級電容儲能模塊充電，所述超級電容儲能模塊適于與第一電壓轉換器的輸入端電學連接；

第一微控制器，所述第一微控制器基于所述光伏模塊和第一電壓轉換器的輸出功率以及所述超級電容儲能模塊的工作電壓，對所述光伏模塊的入射激光功率執行回路反饋控制，且對所述超級電容儲能模塊的充放電進行管控。

2.根據權利要求1所述的瓦級輸出功率的激光供電接收端裝置，其特征在于，所述光伏模塊包括若干個串聯的子光伏電池，光伏模塊采用垂直堆疊的多結結構或橫向分段的多段單結結構在單片上集成串聯的多個子光伏電池；

優選的，所述光伏模塊包括：自上至下垂直堆疊的第一子光伏電池至第M子光伏電池，M為大于2的整數；第一隧穿結至第M-1隧穿結，第j隧穿結位于第j子光伏電池與第j+1子光伏電池之間，j為大于等于1且小于等于M-1的整數；

優選的，各子光伏電池均包括半導體PN結，每個子光伏電池的半導體PN結的厚度根據設置；α(λ)是給定入射激光波長λ下的光吸收系數；t_i是第i子光伏電池的半導體PN結的厚度，i為大于等于1且小于等于M-1的整數；I_i是進入第i子光伏電池的激光強度，I_i+1是進入第i+1子光伏電池的激光強度；

優選的，M為大于等于4的整數；

優選的，第M子光伏電池中半導體PN結的厚度為2800納米～3200納米；

優選的，第一子光伏電池至第M子光伏電池中，每個子電池均包含自下至上層疊的背面場層、基礎層、發射層和窗口層，所述基礎層和發射層構成半導體PN結，窗口層的能隙分別大于基礎層和發射層的能隙，背面場層的能隙分別大于基礎層和發射層的能隙；

優選的，半導體PN結的材料包括摻雜導電離子的砷化鎵、磷化銦或銻化鎵；

優選的，所述光伏模塊還包括：位于第M子光伏電池底部的襯底層；對于第M子光伏電池的背面場層的導電類型與襯底層的導電類型相同；第一子光伏電池至第M-1子光伏電池中背面場層的導電類型與基礎層的導電類型相同且與第M子光伏電池的導電類型相反，第一子光伏電池至第M子光伏電池中窗口層的導電類型與發射層的導電類型相同；

優選的，第一子光伏電池的窗口層的厚度分別大于第二子光伏電池至第M子光伏電池的窗口層的厚度；

優選的，所述光伏模塊具有50％以上的光電轉換效率。

3.根據權利要求2所述的瓦級輸出功率的激光供電接收端裝置，其特征在于，所述光伏模塊還包括：位于所述第一子光伏電池頂部的柵線層；位于柵線層和第一子光伏電池之間的接觸層；位于接觸層側部且被柵線層暴露的增透膜；

優選的，所述增透膜包括第一子增透膜和第二子增透膜，第一子增透膜位于第二子增透膜和第一子光伏電池之間，所述第一子增透膜的折射率間于第二子增透膜的折射率和第一子光伏電池的窗口層的折射率之間；

優選的，所述柵線層包括相對的主柵線和位于相對的主柵線之間且與主柵線連接的若干間隔的細柵線；相鄰細柵線之間的間距為20μm～70μm；柵線層的高度為1μm～3μm；主柵線的寬度為90μm～130μm；細柵線的寬度為3μm～5μm。

4.根據權利要求1所述的瓦級輸出功率的激光供電接收端裝置，其特征在于，所述光伏模塊安裝在絕緣導熱基底上，所述絕緣導熱基底上具有封裝所述光伏模塊的散熱封裝體，所述散熱封裝體具有接口，所述接口用于耦合連接光伏模塊和能量光纖；

優選的，所述絕緣導熱基底的材料包括氧化鋁、氮化硼、碳化硅、或氮化鋁；

優選的，所述散熱封裝體的材料為金屬散熱材料。