一种激光供能组件及其制备方法与流程

本发明实施例涉及高压电网领域，尤其涉及一种应用于高压电网的有源型光学电流传感器的激光供能组件及其制备方法。

背景技术：

电流传感器通过检测被测电流的信息，并将检测的被测电流的信息按一定规律变换成为符合一定标准需要的电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求，可以应用于家用电器、智能电网、电动车、风力发电等。

电力系统将电能传输至用户的过程中，需经过电能转换、电能传输、以及变电和配电等环节，为使用户获得安全、经济、优质的电能，在电能传输环节中对电能监测至关重要。现有技术中，通过光学电流传感器检测电能传输过程中的电流信号。光学电流传感器分为无源型和有源型，无源型光学电流传感器受其本身光学系统折射效应，影响整个系统精度的稳定性，而有源型光学电流传感器易于实现长期的稳定性和可靠性，但电源供给问题却影响了其更大范围的应用。

技术实现要素：

针对上述存在问题，本发明实施例提供一种激光供能组件及其制备方法，该激光功能组件应用于有源型光学电流传感器，能够解决现有技术中电流传感器中没有稳定的电能来源，影响电流传感器应用范围的技术问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种激光供能组件，应用于有源型光学电流传感器，该组件包括：太阳能电池组、玻璃盖片、印制电路板以及基座；

所述太阳能电池组包括第一引出线和第二引出线，所述太阳能电池组还包括至少两个太阳能电池片，所述太阳能电池片包括受光面和背离所述受光面的背光面；各所述太阳能电池片相互连接，且各所述太阳能电池片呈阵列排布，各所述太阳能电池片的受光面朝向同一侧；

所述玻璃盖片位于各所述太阳能电池片的受光面一侧，且所述玻璃盖片至少覆盖各所述太阳能电池片的受光面；

所述印制电路板位于各所述太阳能电池片的背光面一侧；所述印制电路板设置有焊盘，所述焊盘与所述第一引出线和所述第二引出线一一对应电连接；所述印制电路板还设置有固定螺孔；

所述基座位于所述玻璃盖片背离所述太阳能电池组的一侧，且所述基座包裹所述太阳能电池组；所述基座通过螺钉与所述印制电路板的固定螺孔固定连接；与所述受光面相对的所述基座的一侧设置有开口区域，所述开口区域覆盖各所述太阳能电池片的受光面。

可选的，所述太阳能电池片为砷化镓电池片；所述砷化镓电池片包括：

n型锗基底；

沉积于所述n型锗基底靠近所述受光面一侧的砷化镓外延层；

以及蒸镀于所述砷化镓外延层背离所述n型锗基底一侧的减反射膜。

可选的，所述砷化镓电池片的尺寸为：11.0mm×7.0mm。

可选的，所述太阳能电池组包括6个太阳能电池片。

可选的，所述组件的尺寸为：39.0mm×44.0mm×8.4mm。

可选的，6个所述太阳能电池片串联连接。

可选的，所述组件还包括：盖片胶和底片胶；

所述盖片胶位于所述玻璃盖片与各所述太阳电池片的受光面之间；所述盖片胶具有透光性，用于粘贴所述太阳能电池组和所述玻璃盖片；

所述底片胶位于所述印制电路板与各所述太阳能电池片的背光面之间；所述底片胶用于粘贴所述太阳能电池组和所述印制电路板。

可选的，所述印制电路板上还设置有电连接器；

所述电连接器用于将所述印制电路板接收的所述太阳能电池组转换的电能输出。

第二方面，本发明实施例还提供了一种激光供能组件的制备方法，该激光功能组件应用于有源型光学电流传感器，所述方法包括：

形成太阳能电池片，所述太阳能电池片包括受光面和背离所述受光面的背光面；各所述太阳能电池片相互连接，以构成太阳能电池组；所述太阳能电池组包括第一引出线和第二引出线；各所述太阳能电池片呈阵列排布，且各所述太阳能电池片的受光面朝向同一侧；

在各所述太阳能电池片的受光面粘贴玻璃盖片，且所述玻璃盖片至少覆盖各所述太阳能电池片的受光面；

在各所述太阳能电池片的背光面粘贴印制电路板；所述印制电路板设置有焊盘，所述焊盘与所述第一引出线和所述第二引出线一一对应电连接；所述印制电路板还设置有固定螺孔；

在所述玻璃盖片背离所述太阳能电池组的一侧设置基座，且所述基座包裹所述太阳能电池组；

将所述基座通过螺钉与所述印制电路板的固定螺孔固定连接；与所述受光面相对的所述基座的一侧设置有开口区域，所述开口区域覆盖各所述太阳能电池片的受光面。

可选的，所述形成太阳能电池片，包括：

提供一n型锗基底；

在所述n型锗基底靠近所述受光面的一侧沉积砷化镓外延层；

在所述所述砷化镓外延层背离所述n型锗基底一侧蒸镀减反射膜。

可选的，在所述太阳能电池的受光面粘贴玻璃盖片，包括：

在所述太阳能电池的受光面通过盖片胶粘贴玻璃盖片；所述盖片胶具有透光性；

在所述太阳能电池的背光面粘贴印制电路板，包括：

在所述太阳能电池的背光面通过底片胶粘贴印制电路板。

本发明实施例提供了一种激光供能组件及其制备方法，该激光供能组件为有源型光学电流传感器提供电能。该激光供能组件具有能够进行光电转换的太阳能电池组，该太阳能电池组包括至少两个太阳能电池片，各太阳能电池片相互连接，且呈阵列排布，受光面朝向同一侧；在各太阳能电池片的受光面一侧覆盖有玻璃盖片，以保护太阳能电池片的受光面免受侵蚀；在各太阳能电池片的背光面一侧覆盖有印制电路板，并将印制电路板的焊盘与太阳能电池组的第一引出线和第二引出线电连接，以使太阳能电池组转换的电能通过印制电路板传输；在玻璃盖片远离太阳能电池组的一侧还设置有基座，该基座通过螺钉与印制电路板固定连接，以包裹太阳能电池组，实现太阳能电池组的封装；在基座面向各太阳能电池片的受光面的一侧，基座上设置有开口区域，以露出各太阳能电池片的受光面，使各太阳能电池片能够进行光电转换。本发明实施例能够解决现有技术中检测高压电流信号的电流传感器的电源供给不方便，从而影响电流传感器的应用环境和检测的实时性的技术问题。本发明实施例通过在激光供能组件中采用太阳能电池组进行光电转换，以为有源型光学电流传感器提供电能，而无需另设供能电源，从而使得有源型光学电流传感器能够长时间应用于室外环境中，以使采用该激光供能组件的有源型光学电流传感器能够实时检测电流信号。

附图说明

图1是本发明实施例提供的而一种激光供能组件的立体结构示意图；

图2是本发明实施例提供的而一种激光供能组件的俯视结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种激光供能组件的截面结构示意图；

图4是本发明实施例提供的一种太阳能电池组的俯视结构示意图；

图5是本发明实施例提供的一种太阳能电池片的截面结构示意图；

图6是本发明实施例提供的另一种激光供能组件的截面结构示意图；

图7是本发明实施例提供的又一种激光供电组件的俯视结构示意图；

图8是本发明实施例提供的一种激光供电组件的制备方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

本发明实施例提供一种激光供能组件，该激光供能组件能够进行光电转换，可为高压电网的有源型光学电流传感器进行供电。图1是本发明实施例提供的一种激光供能组件的立体结构示意图，图2是本发明实施例提供的一种激光供能组件的俯视结构示意图，图3是本发明实施例提供的一种激光供能组件的截面结构示意图。结合图1、图2和图3，本发明实施例提供的激光供能组件100包括太阳能电池组10、玻璃盖片20、印制电路板30以及基座40。

结合图1、图2和图3，本发明实施例中太阳能电池组10包括第一引出线11和第二引出线12，该太阳能电池组还包括至少两个太阳能电池片110，该太阳能电池片110包括受光面101和背离受光面101的背光面102；各太阳能电池片110相互连接，且各太阳能电池片110呈阵列排布，各太阳能电池110片的受光面101朝向同一侧；玻璃盖片20位于各太阳能电池片110的受光面101一侧，且玻璃盖片20至少覆盖各太阳能电池片110的受光面；印制电路板30位于各太阳能电池片110的背光面102一侧；该印制电路板30设置有焊盘31，该焊盘31与第一引出线11和第二引出线12一一对应电连接；印制电路板30还设置有固定螺孔32；基座40位于玻璃盖片20背离太阳能电池组10的一侧，且基座40包裹太阳能电池组10；基座40通过螺钉50与印制电路板30的固定螺孔32固定连接；与受光面101相对的基座40的一侧设置有开口区域，该开口区域覆盖各太阳能电池片110的受光面101。

具体的，电流是电力系统及各类电学设备的基本量，电流的大小和方向等可通过电流传感器进行测试。传统的电流传感器的理论基础是电磁感应，使用铁芯、电感线圈等基本元件，实现被测元件电流变量的检测。由于传统的电磁式电流传感器对电流进行检测时具有线性范围窄和频带不足的缺陷，因此在电力系统中的采用电子式的电流传感器替代了电磁式的电流传感器。当前，将光学技术和组件引入电流传感领域的电子式电流传感器，能够利用光作为传感手段和信息载体的电流传感器，其具有信号在传输过程中受外界电磁干扰影响小、带宽广、容量大、传输距离受限少，且该电流传感器以光器件为元件具有绝缘性好、体积小、重量轻、安全性高的优点。但是，电子式电流传感器检测电流信号时，需要电源进行供电，如此将限制电子式电流传感器的应用范围，无法应用于没有电源供应的室外环境中，进而无法对室外环境的电力系统中电流进行检测。

结合图1、图2和图3，本实施例的激光供能组件100能够为源型光学电流传感器进行供电，该激光供能组件100中太阳能电池组10具有至少两个太阳能电池片110，各太阳能电池片110均能够进行光电转换，即各太阳能电池片110可将室外的太阳光转换为电能，各太阳能电池片110相互连接，且各受光面101均朝向同一侧。太阳能电池组10的至少两个太阳能电池片光电转换的电能能够为电流传感器供电，以使电流传感器能够进行电流检测。

太阳能电池片110的受光面101受太阳光照后，进行光电转换，而太阳光照的环境中具有氧等腐蚀气体，以及颗粒粉尘等污染物对各太阳能电池片110侵蚀污染。通过在各太阳能电池片110的受光面101覆盖玻璃盖片20，该玻璃盖片20具有透光性，太阳光能够透过玻璃盖片20照射至各太阳能电池片110的受光面101，以使各太阳能电池片110进行光电转换。同时，覆盖各太阳能电池片110的受光面101的玻璃盖片20能够阻止环境中的水氧等腐蚀气体和颗粒粉尘等污染物，对各太阳能电池片110的受光面101的侵蚀。

各太阳能电池片110光电转换产生的电流都需要经过转换后才能正常输出，以为电流传感器提供电能。通过将各太阳能电池片110相互连接构成太阳能电池组10，该太阳能电池组10的第一引出线11和第二引出线12分别与印制电路板30的焊盘31对应电连接，以使太阳能电池组10产生的电能通过印制电路板30输出。印制电路板30上还设置有至少一个起保护作用的二极管d。

此外，电流传感器的供能组件100还包括基座40，该基座40位于玻璃盖片20背离太阳能电池组10的一侧，且该基座40通过螺钉50与印制电路板30的固定螺孔32固定连接，使得基座40与位于各太阳能电池片10背光面一侧的印制电路板30结合，将太阳能电池组10包裹，以形成电流传感器的供能组件100的封装结构。其中，基座40面向各太阳能电池片10受光面的一侧设置有开口区域，该开口区域能够露出四象限各太阳能电池片10的受光面，以使各太阳能电池片110能够接收太阳光，进行光电转换。

本发明实施例通过在激光供能组件中采用太阳能电池组进行光电转换，以为有源型光学电流传感器提供电能，而无需另设功能电源，从而使得有源型光学电流传感器能够长时间应用于室外环境中，以使采用该激光供能组件的有源型光学电流传感器能够实时检测电流信号。

需要说明的是，图1、图2和图3仅为本发明实施例示例性的附图，其中，太阳能电池组10包括至少两个太阳能电池片110，即太阳能电池片的个数可以为2个或两个以上，例如为3个、4个、…、n个，n为大于等于2的整数。在实际应用中，太阳能电池片110的个数与电流传感器所需电能的大小和太阳能电池片110的光电转换能力相关，例如当电流传感器需要6v的稳定电源时，太阳能电池组10可以包括6个太阳能电池片110，该6个太阳能电池片110可选为串联连接。

可选的，图4是本发明实施例提供的一种太阳能电池组的俯视结构示意图，图5是本发明实施例提供的一种太阳能电池片的截面结构示意图。结合图4和图5，太阳能电池片110为砷化镓电池片；该砷化镓电池片包括n型锗基底111；沉积于n型锗基底111靠近受光面101一侧的砷化镓外延层112；以及蒸镀于砷化镓外延层112背离n型锗基底111一侧的减反射膜113。

具体的，太阳能电池片110为砷化镓电池片，该砷化镓电池片110的n型锗基底111与砷化镓外延层112的交界面附近形成pn结。当太阳光照射砷化镓电池片110时，光子会使得砷化镓电池片110中的电子从价带激发至导带，并在价带内留下一个空穴，产生了自由电子-空穴对，即光生载流子。由于光生载流子受pn结势垒区中较强的内建电场的影响，使得砷化镓电池片110中p区的电子穿过pn结进入n区，n区的空穴穿过pn结进入p区，p区的电势升高，n区的电势降低，因此砷化镓电池片110输出的电流i的方向为由n型锗基底111指向砷化镓外延层112，相当于砷化镓外延层112为电源的正极，n型锗基底111为电源的负极。此外，在砷化镓外延层112背离n型锗基底111的一侧还设置有减反射膜113。该减反射膜113能够降低砷化镓电池片110对太阳光的反射，提高太阳光的利用率。该减反射膜113的材料例如可以为al2o3和/或tio2。

太阳能电池片110的受光面积和该太阳能电池片110的光电转换效率，影响太阳能电池池片110光电转换时产生的电量。当太阳能电池片110为砷化镓电池片时，为使得电流传感器的供能组件能够为电流传感器提供正常的工作电源，该砷化镓电池片110的尺寸例如可以为11.0mm×7.0mm。相应的，为保证太阳能电池组10的各太阳能电池片110均能封装于印制电路板和基座构成的封装结构中，该电流传感器的供能组件的尺寸例如可以为39.0mm×44.0mm×8.4mm。

可选的，图6是本发明实施例提供的另一种激光供能组件的截面结构示意图。如图6，在上述技术方案的基础上，电流传感器的供能组件100还包括盖片胶60和底片胶70；该盖片胶位于玻璃盖片20与各太阳电池片110的受光面101之间；该盖片胶60具有透光性，用于粘贴太阳能电池组10和玻璃盖片20；底片胶70位于印制电路板30与各太阳能电池片110的背光面102之间；该底片胶70用于粘贴太阳能电池组10和印制电路板30。

示例性的，盖片胶60可以为一种透明的硅胶，以使太阳光能够透过玻璃盖片20和底片胶60照射至各太阳能电池片110，使得各太阳能电池片110进行光电转换功能；底片胶70可以为一种透明或非透明的硅胶，该底片胶70具有绝缘性，以免影响各太阳能电池片110的光电转换。

可选的，图7是本发明实施例提供的又一种激光供电组件的俯视结构示意图。如图7，在上述技术方案的基础上，印制电路板30上还设置有电连接器33。该电连接器33用于将印制电路板30接收的太阳能电池组10的电能输出，以为电流传感器进行供电。

本发明实施例还提供了一种激光供电组件的制备方法，该激光供电组件的制备方法可用于制备本发明实施例提供的激光供电组件，采用本发明实施例的制备方法制备的激光供电组件可应用于高压电网的有源型光学电流传感器中，以使该有源型光学电流传感器能够长时间应用于室外环境中，并对高压电网中的电流进行实时检测。图8是本发明实施例提供的一种激光供电组件的制备方法的流程图。如图8，本实施例的激光供电组件的制备方法包括：

s810、形成太阳能电池片，所述太阳能电池片包括受光面和背离所述受光面的背光面；各所述太阳能电池片相互连接，以构成太阳能电池组；所述太阳能电池组包括第一引出线和第二引出线；各所述太阳能电池片呈阵列排布，且各所述太阳能电池片的受光面朝向同一侧；

具体的，太阳能电池片的制备方法可以为金属有机化合物化学气相沉淀(metal-organicchemicalvapordeposition，mocvd)的外延生长法。例如，通过在一n型衬底上沉积p型的材料，以形成相应的太阳能电池片，该太阳能电池片的n型衬底例如可以为n型锗衬底，所沉积的p型材料例如可以为砷化镓材料。将所形成的至少两个太阳能电池片的受光面朝向一侧呈阵列排布，并将该至少两个太阳能电池片相互连接，构成太阳能电池组。该太阳能电池组设置有第一引出线和第二引出线，用于将太阳能电池组中各太阳能电池片光电转换的电能引出。

当太阳能电池片为砷化镓太阳能电池片时，该砷化镓太阳能电池片的具体制备方法可选为：提供一n型锗基底；在该n型锗基底靠近四象限单结砷化镓电池的受光面的一侧沉积砷化镓外延层；在砷化镓外延层背离n型锗基底一侧蒸镀减反射膜。其中，在n型锗基底靠近太阳能电池片的受光面的一侧沉积砷化镓外延层的方法可以为化学气相沉淀法。

s820、在各所述太阳能电池片的受光面粘贴玻璃盖片，且所述玻璃盖片至少覆盖各所述太阳能电池片的受光面；

具体的，所形成太阳能电池片的受光面能够接受太阳光辐照，进行光电转换。由于太阳能电池片的工作环境中具有水氧等腐蚀气体，以及颗粒粉尘等污染物，会对太阳能电池片侵蚀污染。通过在各太阳能电池片的受光面一侧粘贴玻璃盖片，以隔离环境中的水氧等腐蚀气体，以及颗粒粉尘等污染物，防止太阳能电池片的受光面被侵蚀。其中，在各太阳能电池片的受光面粘贴玻璃盖片的方法可选为：在各太阳能电池片受光面通过盖片胶粘贴玻璃盖片，且该盖片胶具有透光性，以使太阳光能够透过玻璃盖片和底片胶照射至各太阳能电池片，使得太阳能电池片进行光电转换功能。

s830、在各所述太阳能电池片的背光面粘贴印制电路板；所述印制电路板设置有焊盘，所述焊盘与所述第一引出线和所述第二引出线一一对应电连接；所述印制电路板还设置有固定螺孔；

具体的，各太阳能电池片光电转换产生的电流需要经过转换后才能正常的输出。通过在各太阳能电池片的背光面粘贴印制电路板，并将该印制电路板的焊盘与太阳能电池组的第一引出线和第二引出线分别焊接形成电连接，以使各太阳能电池片光电转换产生的电流通过印制电路板转换后输出。其中，在各太阳能电池片的背光面粘贴印制电路板的方法可选为：在各太阳能电池片的背光面通过底片胶粘贴印制电路板。其中，底片胶例如可以为一种透明或非透明的硅胶。该底片胶70通常具有绝缘性，以免影响各太阳能电池片的光电转换。

s840、在所述玻璃盖片背离所述太阳能电池组的一侧设置基座，且所述基座包裹所述太阳能电池组；将所述基座通过螺钉与所述印制电路板的固定螺孔固定连接；与所述受光面相对的所述基座的一侧设置有开口区域，所述开口区域覆盖各所述太阳能电池片的受光面。

具体的，分别在各太阳能电池片的受光面和背光面分别粘贴玻璃盖片和印制电路板后，通过在玻璃盖片背离太阳能电池组一侧设置基座，使该基座包裹太阳能电池组。该基座通过螺钉与印制电路板的固定螺孔固定连接，构成电流传感器的供能组件的封装结构。同时，基座的面向各太阳能电池片的受光面的一侧设置有开口区域，该开口区域能够露出各太阳能电池片的受光面，以使各太阳能电池片能够接收太阳光，进行光电转换。

本实施例通过在激光供能组件中采用太阳能电池组进行光电转换，为有源型光学电流传感器提供电能，而无需另设供能电源，从而使得有源型光学电流传感器能够长时间应用于室外环境中，以使采用该激光供能组件的有源型光学电流传感器能够实时检测电流信号。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。