一种半导体光电电能转换系统技术方案

本发明专利技术提出一种半导体光电电能转换系统，包括：基板；多个光电电能转换模块，多个光电电能转换模块之间相互串联和/或并联，以实现电压和/或功率的扩展，其中，光电电能转换模块进一步包括：隔离层，隔离层对光电电能转换模块的工作光线透明；形成在隔离层之上的一个或多个的电光转换结构，用于将输入电能转换为工作光线发射；和形成在隔离层之上的一个或多个的光电转换结构，用于将工作光线转换为输出电能，其中，光电转换结构的吸收光谱与电光转换结构发射光谱之间频谱匹配。该系统具有结构简单、电压和功率可灵活扩展的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种半导体光电电能转换系统
本专利技术涉及变电配电技术及电子元器件领域，特别涉及一种半导体光电电能转换系统。
技术介绍
在电力与电子系统中，电能转换依靠变流与变压来实现，该过程是常见且重要的环节，其中交流/交流变压、交流/直流变流变压、直流/交流变流变压、直流/直流变压都有很广泛的应用。现有技术中，交流/交流变压通常采用电磁场作为能量传输介质，利用电磁感应原理通过不同匝数的输入输出线圈之间的耦合实现变压；交流/直流变流变压则采用二极管构成的整流桥电路来实现；直流/直流变压通过功率半导体器件与驱动电路、储能用的电感或电容等器件构成的变换器来实现；直流/交流变流变压则通过功率半导体器件与驱动电路、滤波电路来实现。以上方案中，均存在以下缺点：所需的装置复杂，元件众多，体积较大，相位难同步，有电磁辐射，有一定能量损失，不能耐高压、稳定性较差等。为此，开发一种能够电能转换的器件和系统，以及相对应的封装形式具有非常重要的价值。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一或至少提供一种有用的商业选择。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种结构简单、电压和功率可灵活扩展的半导体光电电能转换系统。根据本专利技术实施例的半导体光电电能转换系统，包括：基板；多个光电电能转换模块，所述多个光电电能转换模块之间相互串联和/或并联，以实现电压和/或功率的扩展，其中，所述光电电能转换模块进一步包括：隔离层，所述隔离层对所述光电电能转换模块的工作光线透明；形成在所述隔离层之上的一个或多个的电光转换结构，用于将输入电能转换为所述工作光线发射；和形成在所述隔离层之上的一个或多个的光电转换结构，用于将所述工作光线转换为输出电能。在本专利技术的一个实施例中，其中，所述光电转换结构的吸收光谱与所述电光转换结构发射光谱之间频谱匹配。在本专利技术的一个实施例中，所述光电电能转换模块为DC(直流)-DC型光电电能转换模块、AC(交流)-AC型光电电能转换模块、AC-DC型光电电能转换模块或DC-AC型光电电能转换模块。在本专利技术的一个实施例中，所述光电电能转换模块中，所述电光转换结构包括发光二极管、谐振发光二极管、激光二极管、量子点发光器件或有机发光器件。在本专利技术的一个实施例中，所述光电电能转换模块中，所述光电转换结构包括半导体光伏电池、量子点光伏电池或有机材料光伏电池。在本专利技术的一个实施例中，所述光电电能转换模块中，所述隔离层为绝缘材料，所述电光转换结构、所述电光转换结构之间通过材料本身的绝缘特性进行隔离；或者，所述隔离层为半导体材料，所述电光转换结构与所述隔离层之间、所述光电转换结构与所述隔离层之间通过反偏PN结结构进行隔离。在本专利技术的一个实施例中，所述光电电能转换模块为扁平形状器件，并且所述光电电能转换模块的输入端和输出端呈对角线交叉分布。在本专利技术的一个实施例中，所述半导体光电电能转换系统还包括：调节模块，所述调节模块与所述多个光电电能转换模块的总输入端和总输出端相连，用于通过监测所述总输出端的工作参数，反馈调节所述总输入端的工作参数。在本专利技术的一个实施例中，所述光电电能转换模块中，光线传播路径上的各层材料的折射系数匹配。在本专利技术的一个实施例中，所述光电电能转换模块中，还包括光学陷阱，所述光学陷阱用于将光线限制在所述光电电能转换模块内部。根据本专利技术实施例的半导体光电电能转换系统至少具有如下优点：(1)该系统包括多个光电电能转换模块，每个模块不仅可以自身实现DC-DC电能转换，还可以实现DC-AC、AC-DC或AC-AC电能转换，并通过灵活串并联连接以实现功率和/或电压扩展。(2)该系统中的光电电能转换模块和基板都为扁平形状，比表面积大，利于散热。(3)该系统采用对角线电极分布封装，连线之间简洁美观不交叉，为组装工作带来便利，同时可以降低相邻光电电能转换模块之间的电压差，增大电极之间的绝缘距离，从而提高绝缘特性，能有效防止击穿。(4)该系统的输入电路提供一个固定的输入电压后，在输出电路上可设多个抽头，同时输出不同的电压，满足不同使用需求。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1是本专利技术的半导体光电电能转换系统的结构示意图；图2是本专利技术另一个半导体光电电能转换系统的结构示意图；图3是本专利技术的半导体光电电能转换系统中的DC-DC型光电电能转换模块的工作原理图和侧视结构示意图；图4是本专利技术的半导体光电电能转换系统中的AC-AC型光电电能转换模块的工作原理图和侧视结构示意图；图5是本专利技术的半导体光电电能转换系统中的AC-DC型光电电能转换模块的工作原理图和侧视结构示意图；图6是本专利技术的半导体光电电能转换系统中的DC-AC型光电电能转换模块的工作原理图和侧视结构示意图；图7是本专利技术的一个实施例的半导体光电电能转换系统中的光电电能转换模块的结构示意图；图8是本专利技术的另一个实施例的半导体光电电能转换系统中的光电电能转换模块的结构示意图；图9是本专利技术的另一个实施例的半导体光电电能转换系统中的光电电能转换模块的结构示意图；图10是本专利技术的具有调节模块的半导体光电电能转换系统的结构示意图；图11是图10的调节模块的原理示意图；图12是本专利技术的光电电能转换模块的外观示意图；图13是本专利技术的多个光电电能转换模块的串联连接的示意图；图14是本专利技术的多个光电电能转换模块的先串联后并联连接的示意图；和图15是本专利技术的多个光电电能转换模块的输出引线的示意图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本专利技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体光电电能转换系统，其特征在于，包括：基板；多个光电电能转换模块，所述多个光电电能转换模块之间相互串联和/或并联，以实现电压和/或功率的扩展，其中，所述光电电能转换模块进一步包括：隔离层，所述隔离层对所述光电电能转换模块的工作光线透明；形成在所述隔离层之上的一个或多个的电光转换结构，用于将输入电能转换为所述工作光线发射；和形成在所述隔离层之上的一个或多个的光电转换结构，用于将所述工作光线转换为输出电能。

【技术特征摘要】
2011.11.10 CN 201110356005.4;2012.09.05 CN 2012101.一种半导体光电电能转换系统，其特征在于，包括：基板；多个光电电能转换模块，所述多个光电电能转换模块之间相互串联和/或并联，以实现电压和/或功率的扩展，其中，所述光电电能转换模块进一步包括：隔离层，所述隔离层对所述光电电能转换模块的工作光线透明；形成在所述隔离层之上的一个或多个的电光转换结构，用于将输入电能转换为所述工作光线发射；和形成在所述隔离层之上的一个或多个的光电转换结构，用于将所述工作光线转换为输出电能，其中，所述光电电能转换模块为扁平形状器件，并且所述光电电能转换模块的输入端和输出端呈对角线交叉分布。2.如权利要求1所述的半导体光电电能转换系统，其特征在于，其中，所述光电转换结构的吸收光谱与所述电光转换结构发射光谱之间频谱匹配。3.如权利要求1或2所述的半导体光电电能转换系统，其特征在于，所述光电电能转换模块为DC-DC型光电电能转换模块、AC-AC型光电电能转换模块、AC-DC型光电电能转换模块或DC-AC型光电电能转换模块。4.如权利要求1或2所述的半导体光电电能转换系统，其特征在于，所述光电电能转换模块中，所述电光转换结构包括发光二极管、激光二极管或有机发光器件。5.如权利要求1或2所述的半导体光电电能转换系统，其特征在于，所述光电电能转换模块中，所述光电转换结构包括半...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭磊，
申请(专利权)人：郭磊，
类型：发明
国别省市：