红外与激光工程
2022, 51(6): 20210980
Author Affiliations
Abstract
1 School of Science, Nanjing University of Science and Technology, Nanjing 210094, China
2 College of Mechanical Engineering, Huaian Vocational College of Information Technology, Huaian 223003, China
3 State Key Laboratory of High-Efficiency Power Conversion, Shanghai Institute of Space Power-Sources, Shanghai 200245, China
The photoelectric properties of In0.3Ga0.7As solar cells applied in laser wireless power transmission (LWPT) were studied when they were irradiated by 1070 nm continuous wave (CW) laser of various intensities. The influences of laser intensity on solar cell parameters extracted by the pollination algorithm were analyzed quantitatively. Results show that the conversion efficiency of the cell rose to the maximum and then decreased rapidly in the laser intensity range of 50–900 mW/cm2. With higher energy laser irradiation, the rise of ideality factor and reverse saturation current would lead to the degradation of voltage at the maximum power point, which was the main reason for the decrease of conversion efficiency. The results provide the basis for choosing the appropriate input energy in the case of different transmission systems.
160.6000 Semiconductor materials Chinese Optics Letters
2019, 17(3): 031601
1 南京理工大学理学院, 江苏 南京 210094
2 淮安信息职业技术学院机械工程学院, 江苏 淮安 223003
3 上海空间电源研究所高效能量转换技术研究室, 上海 200245
采用有限元数值模拟方法, 对一维In0.3Ga0.7As太阳能电池在1070 nm连续激光辐照下的输出特性进行了研究。通过计算零偏压下太阳能电池内部的载流子复合速率分布, 验证了模型的有效性。基于该模型研究了偏压对载流子复合速率分布的影响及太阳能电池结构对光电转换性能的影响。计算得到了在100 mW/cm2激光功率密度下太阳能电池的电流密度-电压曲线。研究结果表明, 随着正向偏压的增大, 空间电荷区的复合速率迅速增大, 因此正向偏压是影响激光电转换效率的主要因素; 电池的短路电流随着pn结深的增大呈指数衰减, 而开路电压随着基区厚度的增大先增大后趋于饱和。这些研究为太阳能电池的设计提供了参考。
材料 能量传输 太阳能电池 激光无线充电 数值仿真 激光与光电子学进展
2018, 55(10): 101601
1 南京理工大学 理学院, 江苏 南京 210094
2 上海空间电源研究所, 上海 200245
为了研究808 nm连续激光供能对单结GaAs光电池输出性能的影响, 利用COMSOL和MATLAB软件构建了相应物理模型, 通过数值仿真研究了激光功率密度、等效串并联电阻和减反膜对热稳态时光电池伏安特性、开路电压、短路电流、光电转换效率、填充因子和稳态工作温度的影响。结果表明: 随着激光功率密度增大, 开路电压和短路电流不断增大, 且转换效率和填充因子都具有最大值; 减小等效串联电阻和增大等效并联电阻是提高光电池输出性能的有效方法; 减反膜结构对提高光电池转换效率非常重要, 但也使光电池热稳态工作温度较高。当入射功率密度为62.4 mW/cm2时, 光电池热稳态输出效率达到最高为50.13%。该数值模拟结果与相关实验结果基本相符, 对连续激光供能光电池输出特性研究提供一定的理论依据。
连续激光 数值模拟 输出特性 continuous wave laser numerical simulation output characteristics 红外与激光工程
2017, 46(10): 1003006
1 南京理工大学 理学院, 南京 210094
2 上海空间电源研究所, 上海 200245
为了研究真空环境下波长为1070nm连续激光辐照对三结砷化镓太阳电池输出的影响, 采用实验研究的方法测量了不同功率密度激光作用下太阳电池背面温度和负载电压的实时变化。当激光功率密度为8.4W/cm2时, 温度升高显著, 负载电压下降趋近于零, 激光作用结束, 电压恢复至初始电压的53%; 继续增大激光功率密度至11.7W/cm2, 经2.3s后, 负载电压降为零且不能恢复, 电池已毁伤。结果表明, 连续激光作用会引起电池温升, 温度升高使负载电压下降; 作用激光功率密度较小时, 电池温升幅度较小, 负载电压下降幅度也较小, 激光停止后, 负载电压能逐渐恢复至初始状态; 作用激光功率密度较大时, 温升幅度也较大, 引起负载电压下降显著, 即使激光停止作用, 负载电压也不能恢复至初值, 此时说明电池已有损伤。该实验结果可以在一定程度上为激光损伤电池机理的研究提供参考依据。
激光技术 连续激光 真空 三结砷化镓 温度 负载电压 laser technique continuous wave laser vacuum three-junction GaAs temperature load voltage
1 清华大学机械工程系,北京100084
2 天津修船技术研究所,天津300456
采用预制涂层激光合金化法 ,在镍基高温合金Inconel 6 2 5表面预置WC -TiC粉末涂料 ,在增碳、锆条件下可获得成形好、无裂纹、与基材形成冶金结合的合金化层。合金化层组织特点是在γ -Ni枝晶内和枝晶间均匀分布大量从液态析出的复合碳化物。电子探针微区分析表明 ,在γ -Ni枝晶内析出富Ti、Nb、Zr、W、Mo的颗粒状复合碳化物 ,颗粒尺寸 1～ 2 μm ,颗粒数达 10 4个 /mm2 量级 ;在γ -Ni枝晶间析出富W、Mo、Cr的形态复杂的条、块状复合碳化物。合金化层显微硬度约为HV0 .2 4 0 0 ,比Inconel 6 2 5合金硬度HV0 .2 2 5 0提高了 6 0 %。环块磨损试验发现 ,上试样为GCr15标准环时 ,激光合金化层耐磨性是Inconel6 2 5合金的 4 .1倍 ,摩擦系数降低 16 % ,耐磨性与钢表层氮化处理试样相当。上试样为渗碳淬火钢环时 ,激光合金化层耐磨性是钢氮化处理试块的 5 .7倍。研究表明 ,镍基高温合金Inconel 6 2 5表面激光合金化制备原位自生复合碳化物颗粒为增强相的激光合金化层具有很好的工艺重现性。
原位自生 复合碳化物颗粒 耐 Inconel 625 Inconel625 in-situ complex carbide wear resistance
