面向光纤供能系统的光伏能量转化器设计与实现

摘要

随着电力工业的快速发展及电网电压等级的不断提高,对电力系统的稳定运行和安全性能要求也越来越高。要获得安全可靠的电力系统,需要良好的检测和控制系统来实现。电流和电压互感器是输电线路中最基本最重要的检测设备,其测量后的数据将以电信号的形式对各种监控和保护设备进行控制,实现了监控电力系统运行的作用。
　　由于电力系统中高电压、强磁场的特殊环境,使得传统供能方式在运行时存在许多问题,这会大大增加电力系统的失效危险。光纤传输的固有绝缘和不受电磁场影响的特性,使得新型的激光供能方式成为了未来的发展趋势,其有效提高了系统的运行效率和安全可靠性。
　　本论文针对光纤供能系统中最核心的部分-光伏能量转化器(简称PPC电池)进行了深入研究,基于半导体工艺技术对该器件实现了设计和制作。光伏能量转化器采用的是光伏电池原理,本论文详细介绍了光伏现象的产生原理,并利用该原理实现对PPC电池的研究和设计。系统分析了温度、电阻效应和光损失等对PPC电池的影响,分别针对各种影响提出了相应解决方案,还利用计算和模拟的方法进行了验证。CrosslightAPSYS软件是基于有限元分析和建模的半导体仿真软件,利用该软件对PPC电池外延结构进行了详细的模拟和优化,并从模拟结果上获得了转换效率达到51.59％的高性能转换光伏能量转化器。这此基础上,本论文详细介绍了半导体工艺技术,通过半导体工艺上的优化和改进,实现了PPC电池的工艺制作流程,并对制作完成的PPC电池并进行了测试和分析。

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1 绪论

1.1 光纤供能系统研究的背景与意义

1.2 GaAs太阳电池的特性和发展

1.3 半导体工艺技术简介

1.4国内外研究概况

1.5论文的主要研究内容

2 PPC电池原理

2.1 光伏原理

2.2 温度对PPC电池的影响

2.3电阻效应对PPC电池的影响

2.4 PPC电池的材料选择

2.5本章小结

3 PPC光损失及解决方法

3.1减反射膜的设计

3.2背反射器

3.3电极的优化

3.4本章小结

4 PPC设计及制造工艺技术

4.1 PPC电池外延结构仿真和优化

4.2 PPC电池的工艺流程

4.3隔离槽的刻蚀和填充

4.4测试结果和分析

4.5本章小结

5 总结与展望

5.1全文总结

5.2课题展望

致谢

参考文献