[发明专利]光电供电设备

说明书

本发明是一种利用光和太阳光的可见光、非可见光产生电力，为用电设备提供220V和380V交流电源的供电设备。

提起利用太阳光产生电，为负载提供电能的装置和设备以往就有，但存在着效率低，造价高，寿命短等很多不足，很不理想。其主要原因在太阳电池上。就供电装置采用的太阳电池种类而言，基本是单晶硅，多晶硅和化合物太阳电池。这些太阳电池，普遍存在着光电转换效率低，最好不过13％；价格高，每峰瓦合人民币约50元(“峰瓦”是指光电池在太阳光一天中辐射功率最大时的功率单位)；寿命短，一般最大寿命仅10年。(如云南省半导体厂，生产的单晶硅太阳电池就是如此)其它几种太阳电池，不比单晶硅好。

再从近几年发展起来的非晶硅太阳电池来看，虽然造价稍低，每峰瓦合人民币24-28元，但光电转换效率太低，仅5.17％，最好不过6％(如北京有色金属研究总院，91年3月11日，人民日报公布的研究成果)并普遍存在着退化率高，大部在25-30％之间；寿命短，一般仅7年多。

上述各类太阳电池，还有一个共同最大的不足，就是仅只能用可见光发电，其它光用不上。这是造成光电转换效率低，造价高的重要原因。

再就逆变装置来说，因大部使用的是方波。方波不但有噪音，而且，这种设计结构能量损耗也比较大，能耗约30％。这就是现有用太阳光产生电，为负载提供电能的太阳电池和逆变装置存在的一些不足。

本发明的目的，就是提供一种不但能利用自然光和太阳光的可见光发电，还能利用非可见光发电的高效率、低造价、长寿命、大面积的复合膜光电池和低损耗变电装置。这种装置的光电池不但在有日光的白昼能发电，就是无可见光的黑夜也能发电。地面空中均可利用。

本发明的目的是这样实现的：

首先，利用光和太阳光中的可见光和不可见光的近红外线、紫外线、X射线、宇宙射线的光分子产生电力的光电池发电，然后，经过振荡装置、低频放大装置、功率放大装置，变成220V和380V交流电，提供给用电设备。这种提供电能的供电设备，这就是本发明的光电供电机。其构造是由光电池依次连接振荡装置、低频放大装置、功率放大装置组成。

光电池，是利用多层复合膜SNR制成的。作用是把自然光、太阳光中的可见光、非可见光的近红外线、紫外线、X射线、宇宙射线光谱中的光分子变成电能。附图一即是该光电池的外形示意图。其构造如图二所示，有透明衬底1，在透明衬底上制成的电极2，在电极2上制成的SNR光电池芯片3，在SNR光电池芯片上制成的电极4，在电极4上制成的密封膜5，在密封膜上制成的PVC保护膜6，防震橡胶条7，铝合金加强边框8组成。

SNR光电池芯片，是把自然光、太阳光中的可见光、非可见光的近红外线、紫外线、X射线、宇宙射线光谱中的光分子转换成电能的关键部件。

它由一组或多组，每组7层或更多层不同材料的薄膜复合成，膜厚为20-40μm。对不同光的波长有不同吸收的薄膜叠加，用激光刻、梳刻、掩摸刻等工艺分层切割成P沟道、N沟道和条块，又用集成工艺制成大面积电池芯，再加上电极2、4成为光电池。

振荡装置(图四、a、b)，是把光电池输出的直流电，变成交流电的主要部件。其构造：由二极管稳压器、RC振荡器、射随器、阻容放大器、电压负反馈电路、幅值控制电路、前置放大器、功率驱动放大器、推挽功率放大器、通过导线连接组成。低频放大装置(图五)作用是放大低频电流。由多只三极管组成的达林顿管和散热器组成。

功率放大装置(图七)是放大交流电压、交流电流的装置。其构造：由三极管组成的复合管71、电子元件72制成的电流放大器、变压器73连接组成。

把上述各部装置，按光电池、振荡装置、低频放大装置、功率放大装置、负载的顺序用导线连接，即可构成利用光产生电力，向负载提供220V或380V交流电源的供电设备——光电供电设备。

本发明的效果：用SNR光电池制成的，能充分吸收自然光和太阳光谱中的近红外线、可见光、紫外线、X射线、字宙射线光分子，并直接转换成电能的光电池和其匹配装置制成的光电供电设备，比仅用可见光的太阳电池制成的供电装置效果好。

本光电供电设备，经吉林省、山东省、辽宁省、国家计委等单位先后组织全国光电专家，多次论证，测试(300×900mm工件)光电转换效率为21.6％，(比单晶硅太阳电池高1.66倍，比非晶硅太阳电池高4.18倍)，造价每峰瓦合人民币2.46元(是单晶硅太阳能电池价格的20分之1)，寿命25年以上，(是现有太阳能电池的2倍)，样机经4年使用退化率仅为1％。