CN108206593A - 一种电能传输装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种电能传输装置，包括激光光源模块、传输模块、光学透镜模块、太阳能电池组；激光光源模块采用激光器；传输模块：采用光纤或大气传输激光；光学透镜将激光光斑放大，覆盖到太阳能电池组模块上。其传输方法，包括：步骤一：利用激光光源模块将电能转化为激光能；步骤二：利用光纤或大气传输激光；步骤三：利用光学透镜将激光光斑放大，覆盖整个太阳能电池组的范围；步骤四：利用太阳能电池组模块，将激光能转化为电能。本发明安全性好，重量轻。

Description

一种电能传输装置和方法

技术领域

本发明涉及电能传输领域。

背景技术

随着电子信息技术，尤其是5G等新一代大型通信网络***、新一代远程探测和控制***、新一代遥控遥测***以及其他特殊应用领域的迅猛发展，各类电子设备对供电***要求越来越高的，尤其是对中远距离供电的需求也越来越广泛，要求越来越苛刻。传统的中远距离电能传输一般采取高电压传输，传输功率损耗低，但经常面临安全性和可操作差问题；若采用低电压传输，则功率损耗大，所用电线电缆体积重量大，又面临安装使用不便利等问题。

发明内容

针对中远距离电能传输面临的安全性差和电线电缆重量大带来的不便利性等问题，本发明提供一种电能传输装置和方法，安全性好，重量轻。

本发明一种电能传输装置，包括激光光源模块、传输模块、光学透镜模块、太阳能电池组；

激光光源模块采用激光器；传输模块：采用光纤或大气传输激光；光学透镜将激光光斑放大，覆盖到太阳能电池组模块上。

进一步，所述光纤传输时，将激光束耦合到光纤中。

进一步，所述大气传输时，需瞄准模块引导激光束准确地照射在太阳能电池上。

进一步，所述太阳能电池组模块的太阳能电池芯片为砷化镓、砷化镓铟、磷化铟材料。

进一步，所述太阳能电池组模块的太阳能电池芯片布局可采用圆形分布、椭圆分布、矩形分布以及特殊形状分布。

本发明一种电能传输方法，包括：

步骤一：利用激光光源模块将电能转化为激光能；

步骤二：利用光纤或大气传输激光；

步骤三：利用光学透镜将激光光斑放大，覆盖整个太阳能电池组的范围；

步骤四：利用太阳能电池组模块，将激光能转化为电能。

本发明基本原理是在传输端将电能转化为激光能，利用光纤有线传输或大气无线传输一定距离，抵达目的地后，在接收端再将激光能还原为电能。是融合了电子电工技术、激光传输技术、太阳能电池技术等多学科领域的发明创造。涉及中小型功率激光器技术、中小功率激光光纤传输耦合技术、激光大气传输瞄准引导技术、光学透镜技术、基于太阳能电池芯片的模组技术以及光电***集成技术，创造的一种多学科融合的新型光电***集成创新解决方案。巧妙利用激光传输能量损耗小、所需传输介质轻等突出优势，利用激光能传输电能。

附图说明

图1：利用激光通过光纤耦合传输电能的技术方案框架图

图2：利用激光通过大气传输电能的技术方案框架图

图3：电池芯片组连接示意图

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的描述。

本发明包括激光光源模块、传输模块、光学透镜模块、太阳能电池组。

具体实施例1：

激光光源模块：在电源的支持下，可发射有一定功率的激光。一般采用激光器，可为红外、紫外或可见光激光器。最佳激光波长范围是800纳米至1600纳米，典型的激光波长为：808纳米、830纳米、850纳米、890纳米、915纳米、940纳米、980纳米、1060纳米、1310纳米、1480纳米、1550纳米等。

传输模块：采用光纤传输激光，通过光纤传输时，将激光束耦合到光纤中，并传输至一定距离之外。光纤与所用激光器波长衰减特性相匹配。可以利用专门的光纤传输能量，也可利用本身的通信光纤同时实现能量和信号的传输。

光学透镜：激光光斑比较小，为了将激光照射到太阳能电池组上，利用光学透镜将激光光斑放大，覆盖整个太阳能电池组的范围。

太阳能电池组模块：将激光能转化为电能。太阳能电池芯片是根据选择的激光波长不同，分别选用砷化镓、砷化镓铟、磷化铟等不同材料，制作相匹配的太阳能电池芯片，获得优化的光电转换效率。电池模组根据不同设备用电电压需求，选用相应数量的单体太阳能电池单体芯片串联而成，电池芯片布局可采用圆形分布、椭圆分布、矩形分布以及特殊形状分布。特殊形状分布是指要布局的地方是异型的，可以根据空间的形状布局。

采用激光器将电能转化为激光能，通过光纤将激光能传输至一定距离外的指定地点，将激光光斑通过光学透镜放大后，照射在由太阳能电池芯片构成的模组上，将激光能还原为电能，实现远距离供电。

具体实施例2：

该实施例与实施例1的区别在于，不是利用光纤传输激光，而是利用大气传输激光。在通过大气传输时，需瞄准模块引导激光束照射在太阳能电池上。

激光器将电能转化为激光能，激光在瞄准***引导下，通过大气传输至一定距离外的指定地点，照射在太阳能电池组上，激光能还原为电能，实现远距离供电。

本发明一种电能传输方法，包括：

步骤一：利用激光光源模块将电能转化为激光能；

步骤二：利用光纤或大气传输激光；

步骤三：利用光学透镜将激光光斑放大，覆盖整个太阳能电池组的范围；

步骤四：利用太阳能电池组模块，将激光能转化为电能。

本发明利用激光器将电能源转换为单色激光能源，利用激光在光纤或大气中传输损耗低、方向性好的特点，传输一定距离后，利用太阳能电池将激光能源还原为电能源。

太阳能电池一般用于将全光谱的可见光变为电能源，用太阳能电池将单色的激光能转化为电能尚未有人研究。另外，也从未有人想过用太阳能电池将激光能转化为电能去解决现实生活中遇到的问题。该发明克服了本领域技术人员的技术偏见，取得了意想不到的技术效果。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种电能传输装置，包括激光光源模块、传输模块、光学透镜模块、太阳能电池组；

激光光源模块采用激光器；传输模块：采用光纤或大气传输激光；光学透镜将激光光斑放大，覆盖到太阳能电池组模块上。

2.如权利要求1所述的一种电能传输装置，其特征在于，所述光纤传输时，将激光束耦合到光纤中。

3.如权利要求1所述的一种电能传输装置，其特征在于，所述大气传输时，需瞄准模块引导激光束准确地照射在太阳能电池上。

4.如权利要求1所述的一种电能传输装置，其特征在于，所述太阳能电池组模块的太阳能电池芯片为砷化镓、砷化镓铟、磷化铟材料。

5.如权利要求1所述的一种电能传输装置，其特征在于，所述太阳能电池组模块的太阳能电池芯片布局可采用圆形分布、椭圆分布、矩形分布以及特殊形状分布。

6.一种电能传输方法，包括：

步骤一：利用激光光源模块将电能转化为激光能；

步骤二：利用光纤或大气传输激光；

步骤三：利用光学透镜将激光光斑放大，覆盖整个太阳能电池组的范围；

步骤四：利用太阳能电池组模块，将激光能转化为电能。