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面向光纤供能系统的光伏能量转化器设计与实现

作　者: 杨燕
导　师: 刘文
学　校: 华中科技大学
专　业: 光学工程
关键词: 电力系统电流互感器激光供能光伏电池半导体工艺
分类号: TM914.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 5次
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内容摘要

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。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-15
  1.1 光纤供能系统研究的背景与意义  8-10
  1.2 GaAs 太阳电池的特性和发展  10-11
  1.3 半导体工艺技术简介  11-12
  1.4 国内外研究概况  12-14
  1.5 论文的主要研究内容  14-15
2 PPC 电池原理  15-29
  2.1 光伏原理  15-17
  2.2 温度对 PPC 电池的影响  17-20
  2.3 电阻效应对 PPC 电池的影响  20-22
  2.4 PPC 电池的材料选择  22-28
  2.5 本章小结  28-29
3 PPC 光损失及解决方法  29-47
  3.1 减反射膜的设计  29-33
  3.2 背反射器  33-41
  3.3 电极的优化  41-46
  3.4 本章小结  46-47
4 PPC 设计及制造工艺技术  47-62
  4.1 PPC 电池外延结构仿真和优化  47-52
  4.2 PPC 电池的工艺流程  52-56
  4.3 隔离槽的刻蚀和填充  56-58
  4.4 测试结果和分析  58-61
  4.5 本章小结  61-62
5 总结与展望  62-64
  5.1 全文总结  62
  5.2 课题展望  62-64
致谢  64-65
参考文献  65-67

面向光纤供能系统的光伏能量转化器设计与实现

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