激光照射下砷化镓聚光电池光电转换效率的研究

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为提高激光无线能量传输系统中光电转换模块关键部件--砷化镓光伏电池的光电转换效率，基于InGaP/GaAs/Ge型三结砷化镓光伏电池的电学特性、工作原理和二极管等效电路模型，通过理论分析说明了采用三种波长与光电池光谱响应曲线的最佳吸收波长相匹配的三种激光混合照射提高InGaP/GaAs/Ge型三结砷化镓光伏电池转换效率的可行性，并选取与光电池最佳吸收波长相近的、波长分别为532nm、808nm和980nm的激光照射InGaP/GaAs/Ge型三结砷化镓光伏电池，探究了三波长激光功率配比、温度以及入射功率对其光电转换效率的影响，得出了三波长激光照射光伏电池的最佳功率配比，以及在该配比下光伏电池的电学特性随激光入射功率和温度等参数变化的规律。具体内容安排如下：首先，阐述了本研究课题的主要内容、目的以及意义，介绍了激光无线能量传输技术的优势和系统结构。基于课题研究的需要，着重介绍了激光无线能量传输系统中光电转换器件—砷化镓电池的国内外研究现状。其次，介绍了InGaP/GaAs/Ge型三结砷化镓光伏电池的工作原理、电学参数和结构组成，并通过引入该种光伏电池的二极管等效电路模型，理论分析了采用三种波长与光电池光谱响应曲线的最佳吸收波长相匹配的激光混合入射可提高InGaP/GaAs/Ge型三结砷化镓光伏电池光电转换效率的可行性，计算得到了三种激光波长理论上的最佳入射功率配比，并探讨了InGaP/GaAs/Ge型三结砷化镓光伏电池的性能随温度、入射光功率等外部因素的变化规律。基于理论分析，选取了波长分别为532nm、808nm、980nm的三种激光混合照射，实验研究了激光入射功率配比、入射功率和温度等因素对InGaP/GaAs/Ge型三结砷化镓光伏电池转换效率的影响，并对实验结果和理论结果进行了比较分析。本课题的创新之处在于使用三种波长与光电池光谱响应曲线的最佳吸收波长相匹配的混合激光束同时辐照InGaP/GaAs/Ge型三结砷化镓光伏电池，有效提高了InGaP/GaAs/Ge型三结砷化镓光伏电池的光电转换效率。实验结果表明，在一定的电池温度和入射功率下，采用合适功率配比的三种波长激光混合辐照InGaP/GaAs/Ge型三结砷化镓光伏电池，在获得相同电能的情况下，激光无线能量传输系统接收设备的体积更小，研究结果对进一步扩大激光无线能量传输技术的应用有一定的参考价值。

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作者
韩明珠;
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作者单位

南京航空航天大学;

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授予单位南京航空航天大学;
学科光学工程
授予学位硕士
导师姓名杨雁南;
年度 2018
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类 TM9;
关键词
激光照射; 砷化镓; 聚光电池;

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