一种利用太阳能的激光供能方法.docx

第 28 卷第 2 期2007 年 4 月能源技术EN ER GY TECHNOLO GYVol. 28NO. 2Apr.2007清洁能源与新能源一种利用太阳能的激光供能方法王建平 ,程羽( 合肥工业大学电气与自动化工程学院 ,安徽 合肥 230009)摘 要 :设计了一种太阳能光伏发电 - 激光供能系统 ,讨论了系统中能量转换效率和供能损耗 问题 。实验采用人工太阳模拟发射器 ,通过光伏发电给半导体激光器提供能量发射红外激光 ,采用 透镜准直后照射到光电池上转换成电能 。测量了各装置的输入输出功率 , 计算了能量转换装置的 转换效率和传输过程中的能量损耗 ,提出了改进系统的有效途径。关键词 :太阳能利用 ;光伏发电 ;激光供能 ;能量损耗 ;效率中图分类号 :TK519文献标识码 :A文章编号 :100527439( 2007) 0220098204The Laser Energy Supply by Util ization of Solar EnergyWANG Jian2ping , CHENG Yu( School of Electric Engineering and Automation , Hefei University ofTechnology , Hefei 230009 , China)Abstract : A system of the utilization of photovoltaic generation and then supply energy by laser was designed , and efficiency of energy conversion instruments and energy loss was studied. The Artificial Sun Simulating Emitter was introduced in the experiment , which was used to supply power for semiconductor laser to emit infrared laser beam , and the beam irradiates onto photovoltaic cells to produce electric power through collimating lens. Input and output power of instruments was measured , and efficiency of energy conversion instruments and energy loss was calculated , and effective methods were put forward to improve the system.Keywords : utilization of solar energy ; photovoltaic generation ; laser energy supply ; energy loss ; efficiency太阳能光伏发电已发展成为一种成熟的技术 , 光伏发电装置鲁棒性好 、所需维护少 ,虽然目前成本 高 ,但随着半导体技术的不断发展以及新能源材料 的研发 ,将来很有可能被广泛利用[ 1 ] 。然而太阳能 最丰富的地方例如太空或沙漠 ,光伏发电得到的能 源较难输送到需要的地方 。激光供能[ 2 ] 作为一种新 颖的无线供能方式 ,设备简单 、使用方便 ,虽尚处研 究阶段 ,但也具有广阔的发展前景[ 3 ] 。利用光伏发 电激励激光器并利用激光输送是一种新的太阳能利 用方法。本文构造了一种太阳能光伏发电 - 激光供能系 统 ,分析了系统的能量转换和损耗 。该系统中光电 池将光能转换成电能激励激光器并发射高斯光束 , 经准直照射到空间远距离的光电池再转化为电能 , 可以为小功率设备提供能量 ,特别是在特殊环境下 , 可为微机器人无缆供能和航天应急供能。·98 ·1系统设计及原理分析太阳能激光供能系统由光电池 、激光器以及相 应的光学装置组成 ,这些装置的能量转换效率和装 置间的传输效率是系统设计的关键因素 。系统结构 如图 1 所示 。图 1 系统结构图1. 1激光器选择激光器由激励能源 、谐振腔和工作物质 3 部分 组成 。激光器激励能源的泵浦损耗 、工作物质粒子 数反转过程中的能量损耗以及光学谐振腔中的损耗 是影响激光器效率的主要因素 。通常情况下 ,半导体激光器的电光转换效率约为 50 %左右 ,输出激光 波长范围为 532～950 nm ; 气体激光器如二氧化碳