一种三端结构具有光谱自适应的光电系统技术方案

本发明专利技术公开了一种三端结构具有光谱自适应的光电系统，属于太阳能电池技术领域，其特征在于，至少包括：实现光电转换功能的电源模块，所述电源模块包括光电池；在所述光电池上设有三个输出电极；所述三个输出电极分别为负极、正极和位于外延层中部电极；通过切换开关与外延层中部电极连接的电流测量线路、功率输出线路和功率输入线路；获取电源模块状态参数的采集模块；接收采集模块的数据，对所述数据进行分析，根据分析结果控制切换开关工作状态的信息处理模块；其中：所述外延层中部电极与切换开关的静触点连接；所述切换开关的三个动触点分别与电流测量线路、功率输出线路和功率输入线路连接。输入线路连接。输入线路连接。

【技术实现步骤摘要】
一种三端结构具有光谱自适应的光电系统


[0001]本专利技术属于太阳能电池
，具体涉及一种三端结构具有光谱自适应的光电系统。

技术介绍

[0002]太阳电池是将太阳释放的光能转换为电能的器件。太阳释放的光子具有很大的能量范围，从紫外到红外端，而由于太阳电池光电转换机制的限制，使得电池必须进行多结化设计才能降低整体的热损耗。从结数划分，目前的多结电池包括叠层(双结)、三结、四结、五结和六结等；从电极划分，可以分为两端、三端、四端、多端等。根据入射光谱特征，可以分为聚光、微聚光、分光、常光太阳电池。

技术实现思路

[0003]本专利技术为解决公知技术中存在的技术问题，提供一种三端结构具有光谱自适应的光电系统。
[0004]本专利技术的目的是提供一种三端结构具有光谱自适应的光电系统，至少包括：
[0005]实现光电转换功能的电源模块(3)，所述电源模块包括光电池；在所述光电池上设有三个输出电极；所述三个输出电极分别为负极、正极和位于外延层中部电极；
[0006]通过切换开关(4)与外延层中部电极连接的电流测量线路、功率输出线路和功率输入线路；
[0007]获取电源模块状态参数的采集模块；
[0008]接收采集模块的数据，对所述数据进行分析，根据分析结果控制切换开关工作状态的信息处理模块；其中：
[0009]所述Z极与切换开关的静触点连接；所述切换开关的三个动触点分别与电流测量线路、功率输出线路和功率输入线路连接。
[0010]优选地，所述采集模块包括：
[0011]与T电极连接的电流采集器(2)；
[0012]安装于电流测量线路上的电流采样器(1)。
[0013]优选地，所述光电池为多结太阳电池，表面积不大于200cm2；或所述光电池为多结太阳电池组，表面积和不大于200cm2。
[0014]优选地，所述功率输出线路为蓄电池电路，所述功率输入线路为电流源电路。
[0015]优选地，所述光电池的上方为双电极结构，下方为太阳电池面电极结构，Z极位于双电极结构上，电极宽度为0.01～0.5mm。
[0016]优选地，所述光电池的下方为双电极结构，上方为太阳电池栅线结构，Z极位于双电极结构上，电极宽度为0.05～1.5mm。
[0017]优选地，外延层中部电极和同一面上的电极之间具有空隙，同电极栅线间间距为1～3mm。
[0018]优选地，所述光电池由三个子电池组成，分别为GaInP、GaAs和InGaAs。
[0019]优选地，所述光电池的外延结构中设置有横向传输层和渐变缓冲层。
[0020]本专利技术具有的优点和积极效果是：
[0021]相比于两端电池，三端电池最突出的优点是摆脱了电流匹配这一约束条件，使得设计更为灵活，更容易获得较高的效率。此外三端电池相比传统两端电池具有如下优点：
[0022]一是可以实现多侧输出，在同样一束光下可以实现不同功率、不同电压的输出，满足不同类型期间对电源的需求。
[0023]二是可以更好地抵御光谱变化带来的影响，两端电池对光谱是敏感的，光谱的波动会造成电池限流子电池的变化进而影响整体输出功率。对于三端电池，一方面由于电流匹配约束的降低，使得光谱波动对电池影响减弱；另一方面可以通过外电流注入的形式补足光谱，使得电池能够获得稳定的功率输出。
[0024]三是可以更好的利用发光耦合现象，例如GaAs/Si三端电池中，GaAs产生的发光耦合可以直接被Si电池利用，不受硅电池自身工作状态的影响。
附图说明
[0025]图1是本专利技术优选实施例中上Z型的结构图；
[0026]图2是本专利技术优选实施例中下Z型的结构图；
[0027]图3是本专利技术优选实施例中电池珊线结构示意图；
[0028]图4是本专利技术优选实施例的电池之间连接示意图示意图；
[0029]图5是本专利技术优选实施例的电路图示意图；
[0030]图6是本专利技术优选实施例中光谱自适应应用示意图；
[0031]图7是本专利技术优选实施例中空间抗辐照应用示意图；
[0032]图8是本专利技术优选实施例中渐变缓冲层结构的流程图。
具体实施方式
[0033]为能进一步了解本专利技术的
技术实现思路
、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
[0034]如图1至图8所示，本专利技术的技术方案为：
[0035]一种三端结构具有光谱自适应的光电系统，包括光电池部分、电流探测和分析部分、附加电源部分；其中：
[0036]光电池部分：
[0037]上述光电池共有三个电极。其中最上方电池为负极(T极)，最下方电极为正极(B极)，位于外延层中部的电极为中部电极(Z极)。根据Z电极的位置可以分为上Z型和下Z型，上Z型如附图1所示，下Z型如附图2所示。
[0038]如果电池为上Z型，则电池上方为双电极结构，下方为常规太阳电池面电极结构。如果电池为下Z型，则电池下方为双电极结构，上方为常规太阳电池栅线结构。
[0039]上述双电极结构如附图3所示，两个电极之间具有空隙，互不连接，形成交叉结构。同电极栅线间间距为1～3mm，电极宽度为0.01～0.5mm(上Z型)0.05～1.5mm(下Z型)。
[0040]上述电极材料为金、铜、银或铂。
[0041]上述电池部分可以为单片电池或多片电池。
[0042]如果为单片电池，则其面积不应大于200cm2；如果为多片电池，则其面积和不应大于200cm2，且各电池应按照附图4的方法进行连接，各电池之间为并联结构。
[0043]电路控制系统：
[0044]探测系统电路图如附图5所示。
[0045]电路包括1～2个电流表，切换开关一个，电流源源表，功率输出电路。
[0046]上述电流表负责采集线路电流数值，并通过有线(RS232、LAN等)或无线(蓝牙、wifi等)传递给计算机进行数据处理。
[0047]如果为单通道电流表，则需要两个电流表；如果为双通道电流表，则只需要一组电流表。
[0048]上述切换开关主要负责线路的切换，可以是一个切换开关或者一组切换开关，切换开关需要满足在三个线路中切换的需求。三个线路分别为：电流测量线路、功率输出线路(例如蓄电池线路)、功率输入线路(例如，电流源线路)。
[0049]上述电流源源表，直流输出电流范围为0～5A，由计算机或者人工控制其输出值。
[0050]上述功率输出电路可以有两种形式，一是连接蓄电池电路进行电池充电，然后蓄电池再进行输出；二是直接对外连接负载供电。其中前者为优选方案。
[0051]计算机及其控制策略部分：
[0052]在电池T端B端电路中增加电流表，其读数为I，设当Z
‑
B开路时，T
‑
B输出条件下最大功率点对应的电流为Im，当T
‑
B和Z
‑
B均短路时Z<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三端结构具有光谱自适应的光电系统，其特征在于，至少包括：实现光电转换功能的电源模块(3)，所述电源模块包括光电池；在所述光电池上设有三个输出电极；所述三个输出电极分别为负极、正极和位于外延层中部电极；通过切换开关(4)与外延层中部电极连接的电流测量线路、功率输出线路和功率输入线路；获取电源模块状态参数的采集模块；接收采集模块的数据，对所述数据进行分析，根据分析结果控制切换开关工作状态的信息处理模块；其中：所述Z极与切换开关的静触点连接；所述切换开关的三个动触点分别与电流测量线路、功率输出线路和功率输入线路连接。2.根据权利要求1所述的三端结构具有光谱自适应的光电系统，其特征在于，所述采集模块包括：与T电极连接的电流采集器(2)；安装于电流测量线路上的电流采样器(1)。3.根据权利要求1所述的三端结构具有光谱自适应的光电系统，其特征在于，所述光电池为多结太阳电池，表面积不大于200cm2；或所述光电池为多结太阳电池组，表面积和不大于200cm2。4.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭宏亮，薛超，孙强，张启明，刘如彬，张恒，姚立勇，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十八研究所，
类型：发明
国别省市：