[实用新型]一种激光光纤供能电池及激光光纤供能系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及太阳能聚光电池技术领域，尤其涉及一种激光光纤供能电池及激光光纤供能系统。

背景技术

由于光纤具有绝缘，抗腐蚀，非易燃易爆的特点，因此相比较传统电力铜缆，使用光纤来传递能量能够更为可靠，并且在一些例如高压，易爆，易腐蚀或者太空领域的常规电力铜缆无法正常使用的场合，激光光纤供能则能够发挥更大的作用。

激光光纤供能系统一般由激光器，传能光纤，光伏电池三部分组成，高效率的光伏电池是系统中的核心，它是利用光生伏特效应将高密度的入射单色光直接转换为电能给负载进行供电。为了尽量获取更多的电力，高效率是光供能电池最重要的指标之一，由于入射光谱正好位于电池最大外量子效率点，因此相比较常规的广谱太阳能电池来说，光供能电池能够提供更高的光电转换效率。

砷化镓材料是激光光纤供能电池最常用的材料，这个主要是因为砷化镓是直接带隙半导体材料，吸收系数高，温度系数低，禁带宽度大，并且砷化镓太阳能电池能够无缺陷直接外延在半绝缘的砷化镓材料上，因此在激光光纤供能电池中得到广泛应用。但是砷化镓材料相比较其它半导体材料，其成本较高，并且砷化镓材料本身非常易碎，因此在制作中需要额外注意。

此外，相对于砷化镓材料的最大吸收峰值在830nm附近，因此在此类光供能系统中，激光器一般采用830nm大功率激光器，而对应的激光器往往采用铝镓砷/砷化镓异质结激光器，或者采用多光束的阵列激光器或者固体激光器，而此类激光器的成本较高，从而导致整个系统的造价上升。

另外对于传能光纤来说，尽管830nm正好位于光通信损耗较小的第一窗口，但是相比较损耗更小的第二窗口1310nm和第三窗口1550nm来说，830nm的光能损耗依旧接近其它两个窗口的两倍，而对于砷化镓材料来说由于其截止波长在870nm附近，因而不能够直接使用损耗更小的第二和第三窗口，导致这样的砷化镓光供能系统在长距离能源传输中受限比较大。

为了解决这个问题，也有人提出采用禁带宽度更小的磷化铟材料来制作光供能电池，从而能够在光纤传输损耗更小的第二窗口使用，但是由于磷化铟材料的禁带宽度较小，因而开路电压较低，因此需要额外更多数量的电池串联来达到负载需求，并且这样会导致系统制作工艺复杂，从而成本进一步增加。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于针对现有技术中砷化镓材料制成的激光光纤供能电池成本较高，采用的激光器造价高导致整个激光光纤供能系统的造价上升的缺陷，提供一种激光光纤供能电池及激光光纤供能系统。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种激光光纤供能电池，包括半绝缘衬底和盖帽层，所述的半绝缘衬底采用未掺杂的锗基底。 

按上述方案，所述激光光纤供能电池的电极结构从下到上依次为N电极导电层、背反射层、基极层、发射极层和P电极导电层；N电极导电层外延生长在半绝缘衬底上，盖帽层在P电极导电层之上。

按上述方案，所述激光光纤供能电池的半绝缘衬底厚度为100um到700um； N电极导电层厚度为0.5um到5um；背反射层在N电极导电层之上，厚度为002um到0.2um；基极层在背反射层之上，厚度为0.5um到3um；发射极层在基极层之上，厚度为0.05um到1um；P电极导电层在发射极层之上，厚度为0.5um到5um；盖帽层在P电极导电层之上，厚度为0.2um到0.5um。

按上述方案，所述的N电极导电层采用高掺杂浓度并且具有一定厚度的材料。

按上述方案，所述的背反射层采用高禁带宽度和高掺杂浓度的材料。

按上述方案，所述的背反射层采用稼铟磷或者铝稼砷。

按上述方案，其特征在于，该激光光纤供能电池是将多个子电池串联在同一个半绝缘衬底上

根据上述激光光纤供能电池，本实用新型还提供一种激光光纤供能系统，其技术方案为：

一种激光光纤供能系统，包括激光器，传能光纤和光伏电池，所述光伏电池包括半绝缘衬底和盖帽层，其特征在于，所述的半绝缘衬底采用未掺杂的锗基底。

按上述方案，所述光伏电池的电极结构从下到上依次为N电极导电层、背反射层、基极层、发射极层和P电极导电层，N电极导电层外延生长在半绝缘衬底上，盖帽层在P电极导电层之上。