红外与激光工程
2022, 51(5): 20210522
红外与激光工程
2021, 50(12): 20210102
北京理工大学 光电学院 光电成像技术与系统教育部重点实验室, 北京 100081
为了实现高效率激光无线能量传输系统的研究, 基于Simulink建立了激光无线能量传输系统的闭环控制仿真模型, 实现了激光光伏阵列的最大功率点追踪、降压电路搭建和锂电池智能充电控制, 并结合激光光伏阵列的输出特性和锂电池多阶段恒流充电方法的特性, 提出了一种基于激光功率密度闭环信号控制的新型锂电池多阶段恒流充电方法。结果表明, 该方法不仅可以实现传统锂电池多阶段恒流充电效果, 而且节省了62.9%的光能, 系统转换效率提高了62.96%。该结果对研究高效率激光无线能量传输系统是有帮助的。
激光技术 激光无线能量传输 最大功率点追踪 多阶段恒流充电 闭环控制 系统效率 laser technique laser wireless power transmission maximum power point tracking multi-stage constant current charging closed-loop control system efficiency
红外与激光工程
2021, 50(5): 20210147
1 中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
2 中国工程物理研究院 高能激光科学与技术重点实验室, 四川 绵阳 621900
为选择合适的激光参量与光伏电池参量, 以提高激光无线能量传输(LWPT)系统的能量转换效率, 通过实验研究了LWPT系统中能量接收单元, 也即光伏电池在半导体激光照射下的输出特性。通过波长为808 nm和915 nm的激光辐照GaAs和Si光伏电池, 研究了不同激光功率密度、光伏电池温度、电池类型以及激光入射角度对光伏电池输出特性与能量转换效率的影响。实验中, 在波长为808 nm的激光功率密度从0.06 W/cm2上升至0.37 W/cm2的过程中, Si电池的最大输出功率从0.12 W上升至0.32 W, 能量转换效率从50.9%下降至21.2%; GaAs电池的最大输出功率从0.40 W上升到1.07 W, 能量转换效率从57.9%下降至23.8%。随着激光功率密度的增加, 光伏电池的输出功率先增加而后趋于饱和, 但是高功率密度激光引起的电池温升会导致其光电转换效率的下降, 所以激光功率密度的选择与光伏电池温度的控制是提高LWPT系统能量转换效率的关键因素。
激光无线能量传输 光伏电池 输出特性 能量转换效率 半导体激光器 laser wireless power transmission photovoltaic cell output characteristic power conversion efficiency semiconductor laser 强激光与粒子束
2018, 30(11): 119001
中国工程物理研究院流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
激光无线能量传输(LWPT)技术具有传输距离长、功率密度高、转换效率高以及无需能量传输线的优势,在空间飞行器、无人机以及空间太阳能电站等方面具有潜在的应用前景。随着激光以及光伏电池技术的进一步发展,LWPT技术的可行性大大提高。介绍了LWPT技术的发展现状和趋势,分析了LWPT系统需要解决的关键技术以及激光辐照下光伏器件的响应特性,针对高功率密度、特定波长的激光专门设计并优化光电转换器件,提高光伏电池的转换效率,为LWPT技术的实际应用提供支撑。
激光光学 激光无线能量传输 激光效应 光伏电池 能量转换效率 激光与光电子学进展
2018, 55(2): 020008
南京航空航天大学 应用物理系, 南京 211106
为了提高激光无线能量传输系统的转换效率, 基于单结GaAs光电池的工作原理, 用调节照射光电池的激光参量的方法, 从理论上对激光无线能量传输系统的有关部分进行了优化设计, 并通过实验研究了激光波长、激光强度等因素对光电池能量转换效率的影响。结果表明, 单结GaAs光电池对单色激光的光电转换效率远高于传统的单晶硅电池, 最高转化效率可达61.2%。该结果对于激光无线能量传输技术的应用具有一定参考价值。
激光技术 激光无线能量传输 单结GaAs光电池 转换效率 laser technique laser wireless power transmission single junction GaAs photovoltaic cell conversion efficiency
分布式可重构卫星是一种新型的“模块化”航天器体系结构,各模块航天器可以独立制造及发射,通过空间激光能量传输和数据交互构成一个整体。针对模块航天器间激光无线能量高效传输关键技术,设计并搭建了激光无线能量传输的地面验证系统,通过理论分析了传输激光波长、光电转换材料等系统关键参数对于传输效率的影响,测量Si、GaAs等材料对不同波长激光的输出特性及转换效率,实验验证了照射强度等相关参数对传输效率的影响。实验结果表明:以793 nm激光为传输介质,基于GaAs材料的无线能量传输演示系统的优势较为明显,对激光光电的转换效率最高能达48%,系统总的电激光电的传输效率为18%。实验验证了空间激光能量高效率传输的可行性。
光电子学 高效率激光无线能量传输 激光电转换效率 GaAs电池