JP2017169369A - Power transmission system, power reception device, power transmission method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電力伝送のためのシステム、受電装置、方法に関するものであり、より詳細には、多接合太陽電池を用いて光により電力の伝送を行うためのシステム、受電装置、方法に関するものである。 The present invention relates to a system, a power receiving device, and a method for power transmission, and more particularly to a system, a power receiving device, and a method for transmitting power by light using a multi-junction solar cell. is there.
送電装置の光源から出力された光を受電装置に伝送し、伝送された光を受電装置の太陽電池により受光し、受光した光エネルギーを太陽電池により電気エネルギーに変換することによって電力を伝送するシステムが知られている(特許文献1、2、非特許文献1、2)。
A system that transmits light output from a light source of a power transmission device to a power reception device, receives the transmitted light by a solar cell of the power reception device, and converts the received light energy into electric energy by the solar cell, thereby transmitting power. (
太陽光は広範な波長域におよぶため、1つのバンドギャップ(吸収波長)を持つ単接合太陽電池では発電効率に限界があり、これを改善するために、バンドギャップ(吸収波長)の異なる複数の太陽電池層(サブセル)を積み重ねた多接合太陽電池が開発されている。多接合太陽電池は、通常、複数のサブセルが積層されて作られるため、複数のサブセルが直列接続されている。そのため、各サブセルにおける出力電流のうち最小のものが多接合太陽電池の出力電流となる。通常の多接合太陽電池は、太陽光の波長スペクトルにあわせて、各サブセルでの出力がほぼ等しくなるように調整されている。したがって、このような多接合太陽電池に対しては、各サブセルの吸収波長に対応する波長の光をすべて同時に照射しないと、出力電流が0となるサブセルが生じるため、多接合太陽電池から電気エネルギーを取り出すことができない。例えば、単一の単波長のレーザ光を照射しても、その波長に対応するサブセルからは出力電流が得られるものの、他のサブセルからの出力電流が0となるため、結果として電気エネルギーを取り出すことができなくなる。 Since sunlight covers a wide wavelength range, single-junction solar cells with a single band gap (absorption wavelength) have limited power generation efficiency. To improve this, multiple solar cells with different band gaps (absorption wavelengths) can be used. A multi-junction solar cell in which solar cell layers (subcells) are stacked has been developed. Since a multi-junction solar cell is usually made by stacking a plurality of subcells, the plurality of subcells are connected in series. Therefore, the minimum output current in each subcell is the output current of the multijunction solar cell. Ordinary multi-junction solar cells are adjusted so that the output in each subcell is substantially equal to the wavelength spectrum of sunlight. Therefore, for such a multi-junction solar cell, if all light having a wavelength corresponding to the absorption wavelength of each sub-cell is not irradiated simultaneously, a sub-cell having an output current of 0 is generated. Can not be taken out. For example, even if a single single-wavelength laser beam is irradiated, an output current is obtained from the subcell corresponding to that wavelength, but the output current from the other subcell is 0, so that electric energy is extracted as a result. I can't do that.
したがって、電力の伝送効率を向上させるために、太陽電池として多接合太陽電池を採用しようとすると、送電装置に、多接合太陽電池を構成するサブセルの吸収波長のすべてに対応する光源を用意する必要があるが、多接合太陽電池を構成する複数のサブセルの吸収波長のいずれかに対して、送電用に適した光源がそもそも存在しなかったり、送電用に適した光源を送電装置に設けることが難しい場合や、送電装置に多接合太陽電池を構成するサブセルの吸収波長のすべてに対応する光源を設けることを回避したい場合がある。 Therefore, in order to improve the power transmission efficiency, when a multi-junction solar cell is adopted as a solar cell, it is necessary to prepare a light source corresponding to all the absorption wavelengths of the subcells constituting the multi-junction solar cell in the power transmission device. However, there is no light source suitable for power transmission for any of the absorption wavelengths of the plurality of subcells constituting the multi-junction solar cell, or a light source suitable for power transmission may be provided in the power transmission device. In some cases, it may be difficult to avoid providing a light source corresponding to all of the absorption wavelengths of the subcells constituting the multi-junction solar cell in the power transmission device.
そこで、本発明は、多接合太陽電池を構成するサブセルの吸収波長のすべてに対応する光源を送電装置に設けることなく、送電装置の光源から出力された光を受電装置に伝送し、伝送された光を受電装置の多接合太陽電池により受光し、受光した光エネルギーを多接合太陽電池により電気エネルギーに変換することによって電力を伝送することを可能とすることを目的の1つとする。 Therefore, the present invention transmits the light output from the light source of the power transmission device to the power reception device without providing the power transmission device with a light source corresponding to all of the absorption wavelengths of the subcells constituting the multijunction solar cell. One of the objects is to enable transmission of electric power by receiving light by a multi-junction solar cell of a power receiving device and converting the received light energy into electric energy by the multi-junction solar cell.
本発明の1つの態様は、送電装置、受電装置、及び光伝送部を備え、前記送電装置は、第1〜第M(Mは1以上の整数)の波長のレーザ光をそれぞれ出力可能な第1〜第Mの送電用光源部を備え、前記受電装置は、少なくとも1つの多接合太陽電池セルを備える多接合太陽電池部と、前記第1〜第Mの波長以外の第M+1〜第Nの波長の光をそれぞれ出力可能な第M+1〜第N(NはMよりも大きい整数)の補助光源部と、補助光伝送部と、制御部と、を備え、前記多接合太陽電池セルは、第1〜第Nのサブセルを備え、前記第1〜第Mの波長は、第1〜第Mの前記サブセルの吸収波長にそれぞれ対応し、前記第M+1〜第Nの波長は、第M+1〜第Nの前記サブセルの吸収波長にそれぞれ対応し、前記第1〜第Mの送電用光源部が出力する前記第1〜第Mの波長のレーザ光は、前記光伝送部を介して、前記多接合太陽電池部に同時に照射可能であり、第M+1〜第Nの補助光源部が出力する前記第M+1〜第Nの波長の光は、前記補助光伝送部を介して、前記多接合太陽電池部に同時に照射可能であり、前記制御部は、前記第1〜第Mの送電用光源部が出力する前記第1〜第Mの波長のレーザ光が前記多接合太陽電池部に同時に照射されるとき、第M+1〜第Nの補助光源部が前記第M+1〜第Nの波長の光を同時に出力するように制御可能である電力伝送システムを提供するものである。 One aspect of the present invention includes a power transmission device, a power reception device, and an optical transmission unit, and the power transmission device is capable of outputting laser beams having wavelengths of first to Mth (M is an integer of 1 or more), respectively. 1 to M-th power transmission light source unit, and the power receiving apparatus includes a multi-junction solar cell unit including at least one multi-junction solar cell, and M + 1 to N-th other than the first to M-th wavelengths. And M + 1 to Nth (N is an integer larger than M) auxiliary light source units capable of outputting light of wavelengths, an auxiliary light transmission unit, and a control unit. 1 to Nth subcells, wherein the first to Mth wavelengths correspond to the absorption wavelengths of the first to Mth subcells, respectively, and the M + 1st to Nth wavelengths are M + 1 to Nth. Corresponding to the absorption wavelengths of the subcells, the first to Mth power transmission light source units output The laser beams having the first to Mth wavelengths can be simultaneously irradiated to the multi-junction solar cell unit through the optical transmission unit, and the M + 1 to M + 1 to Nth auxiliary light source units output. The N-th wavelength light can be simultaneously irradiated to the multi-junction solar cell unit through the auxiliary light transmission unit, and the control unit outputs the first to M-th power transmission light source units. When the first to Mth wavelength laser beams are simultaneously irradiated on the multi-junction solar cell unit, the M + 1 to Nth auxiliary light source units output the M + 1 to Nth wavelength light simultaneously. An electric power transmission system that can be controlled is provided.
前記制御部は、前記第1〜第Mのサブセルからの出力電流のうちの最小の出力電流と前記第M+1〜第Nのサブセルの各々からの出力電流がほぼ等しくなるように、第M+1〜第Nの補助光源部が出力する前記第M+1〜第Nの波長の光の強度をそれぞれ制御するための制御信号を生成可能であるものとすることができる。 The control unit may control the M + 1 to M + 1th output currents so that a minimum output current among the output currents from the first to Mth subcells and an output current from each of the M + 1 to Nth subcells are substantially equal. It is possible to generate a control signal for controlling the intensity of the light of the M + 1 to Nth wavelengths output from the N auxiliary light source units.
Mは2以上の整数であって、前記制御部は、前記第1〜第Mのサブセルの各々からの出力電流と、前記第1〜第Mのサブセルからの出力電流のうちの最小の出力電流がほぼ等しくなるように、第1〜第Mの送電用光源部が出力する前記第1〜第Mの波長の光の強度をそれぞれ制御可能であるものとすることができる。 M is an integer greater than or equal to 2, and the controller is configured to output a minimum output current from the output current from each of the first to Mth subcells and the output current from the first to Mth subcells. So that the intensities of the first to Mth wavelengths of light output from the first to Mth power transmission light source units can be respectively controlled.
前記多接合太陽電池部が発生する電力が、前記第M+1〜第Nの補助光源部の少なくとも1つに供給可能に構成されることができる。 The power generated by the multi-junction solar cell unit can be configured to be supplied to at least one of the M + 1 to Nth auxiliary light source units.
前記受電装置は探査機とすることができる。 The power receiving device may be a probe.
本発明の別の態様は、電力伝送システムに用いられる受電装置であって、少なくとも1つの多接合太陽電池セルを備える多接合太陽電池部と、前記第1〜第M(Mは1以上の整数)の波長以外の第M+1〜第N(NはMよりも大きい整数)の波長の光をそれぞれ出力可能な第M+1〜第Nの補助光源部と、補助光伝送部と、制御部と、を備え、前記多接合太陽電池セルは、第1〜第Nのサブセルを備え、前記第1〜第Mの波長は、第1〜第Mの前記サブセルの吸収波長にそれぞれ対応し、前記第M+1〜第Nの波長は、第M+1〜第Nの前記サブセルの吸収波長にそれぞれ対応し、第M+1〜第Nの補助光源部が出力する前記第M+1〜第Nの波長の光は、前記補助光伝送部を介して、前記多接合太陽電池部に同時に照射可能であり、前記制御部は、送電側からの前記第1〜第Mの波長のレーザ光が前記多接合太陽電池部に同時に照射されるとき、第M+1〜第Nの補助光源部が前記第M+1〜第Nの波長の光を同時に出力するように制御可能である受電装置を提供するものである。 Another aspect of the present invention is a power receiving device used in a power transmission system, the multijunction solar cell unit including at least one multijunction solar cell, and the first to Mth (M is an integer of 1 or more). ) M + 1 to Nth (N is an integer greater than M) wavelength light other than the M + 1 to Nth auxiliary light source units, an auxiliary light transmission unit, and a control unit. The multi-junction solar cell includes first to Nth subcells, wherein the first to Mth wavelengths correspond to the absorption wavelengths of the first to Mth subcells, respectively, The Nth wavelength corresponds to the absorption wavelength of each of the (M + 1) th to (Nth) subcells, and the M + 1st to (Nth) wavelength light output from the (M + 1) th to Nth auxiliary light source units is the auxiliary light transmission. The multi-junction solar cell part can be irradiated simultaneously via the part, and the control When the multi-junction solar cell unit is simultaneously irradiated with the first to M-th laser beams from the power transmission side, the M + 1 to N-th auxiliary light source units have the M + 1 to N-th wavelengths. A power receiving device that can be controlled so as to simultaneously output the light is provided.
前記制御部は、前記第1〜第Mのサブセルからの出力電流のうちの最小の出力電流と前記第M+1〜第Nのサブセルの各々からの出力電流がほぼ等しくなるように、第M+1〜第Nの補助光源部が出力する前記第M+1〜第Nの波長の光の強度をそれぞれ制御可能であるものとすることができる。 The control unit may control the M + 1 to M + 1th output currents so that a minimum output current among the output currents from the first to Mth subcells and an output current from each of the M + 1 to Nth subcells are substantially equal. The intensities of the M + 1 to Nth wavelengths output from the N auxiliary light source units can be controlled.
Mは2以上の整数であって、前記制御部は、前記第1〜第Mのサブセルの各々からの出力電流と、前記第1〜第Mのサブセルからの出力電流のうちの最小の出力電流がほぼ等しくなるように、第1〜第Mの送電用光源部が出力する前記第1〜第Mの波長の光の強度をそれぞれ制御可能であるものとすることができる。 M is an integer greater than or equal to 2, and the controller is configured to output a minimum output current from the output current from each of the first to Mth subcells and the output current from the first to Mth subcells. So that the intensities of the first to Mth wavelengths of light output from the first to Mth power transmission light source units can be respectively controlled.
前記多接合太陽電池部が発生する電力が、前記第M+1〜第Nの補助光源部の少なくとも1つに供給可能に構成されることができる。 The power generated by the multi-junction solar cell unit can be configured to be supplied to at least one of the M + 1 to Nth auxiliary light source units.
前記受電装置は探査機とすることができる。 The power receiving device may be a probe.
本発明の別の態様は、第1〜第M(Mは1以上の整数)の波長にそれぞれ対応する第1〜第Mのサブセルを含む第1〜第N(NはMよりも大きい整数)のサブセルを備える多接合太陽電池セルを備える多接合太陽電池部と、前記第1〜第Mの波長以外の第M+1〜第Nの波長の光をそれぞれ出力する第M+1〜第Nの補助光源部を受電側で用いて電力を伝送する方法であって、送電側から前記第1〜第Mの波長のレーザ光をそれぞれ前記多接合太陽電池部に同時に照射すると共に、前記第M+1〜第Nの補助光源部から前記第M+1〜第Nの波長の光をそれぞれ前記多接合太陽電池部に同時に照射する電力伝送方法を提供するものである。 Another aspect of the present invention is the first to Nth (N is an integer greater than M) including the first to Mth subcells respectively corresponding to the first to Mth (M is an integer of 1 or more) wavelengths. A multijunction solar cell unit including a multijunction solar cell including the subcells, and M + 1 to Nth auxiliary light source units that output light of M + 1 to Nth wavelengths other than the first to Mth wavelengths, respectively. Is transmitted to the multi-junction solar cell unit simultaneously with the first to Mth laser beams from the power transmission side, and the M + 1 to Nth The present invention provides a power transmission method for simultaneously irradiating the multi-junction solar cell part with light of the M + 1 to Nth wavelengths from an auxiliary light source part.
前記第1〜第Mのサブセルからの出力電流のうちの最小の出力電流と前記第M+1〜第Nのサブセルの各々からの出力電流がほぼ等しくなるように、第M+1〜第Nの補助光源部が出力する前記第M+1〜第Nの波長の光の強度をそれぞれ制御することができる。 The M + 1 to Nth auxiliary light source units so that the minimum output current among the output currents from the first to Mth subcells and the output current from each of the M + 1st to Nth subcells are substantially equal. Can control the intensities of the light of the M + 1 to Nth wavelengths output from the.
Mは2以上の整数であって、前記第1〜第Mのサブセルの各々からの出力電流と、前記第1〜第Mのサブセルからの出力電流のうちの最小の出力電流がほぼ等しくなるように、前記第1〜第Mの波長の光の強度をそれぞれ制御することができる。 M is an integer equal to or greater than 2, so that the output current from each of the first to Mth subcells is approximately equal to the minimum output current among the output currents from the first to Mth subcells. In addition, the intensity of the light of the first to Mth wavelengths can be controlled respectively.
前記多接合太陽電池部が発生する電力が、前記第M+1〜第Nの補助光源部の少なくとも1つに供給可能に構成されるものとすることができる。 The power generated by the multi-junction solar cell unit may be configured to be supplied to at least one of the M + 1 to Nth auxiliary light source units.
前記多接合太陽電池部が探査機に設けられているものとすることができる。 The multi-junction solar cell unit may be provided in a spacecraft.
本発明に係る電力伝送システム、受電装置、電力伝送方法によれば、多接合太陽電池を構成するサブセルの吸収波長のすべてに対応する光源を送電装置に設けることなく、送電装置の光源から出力された光を受電装置に伝送し、伝送された光を受電装置の多接合太陽電池により受光し、受光した光エネルギーを多接合太陽電池により電気エネルギーに変換することによって電力を伝送することを可能とすることができる。 According to the power transmission system, the power receiving device, and the power transmission method according to the present invention, the light source corresponding to all the absorption wavelengths of the subcells constituting the multi-junction solar cell is output from the light source of the power transmission device without providing the power transmission device. Power can be transmitted by transmitting the transmitted light to the power receiving device, receiving the transmitted light by the multi-junction solar cell of the power receiving device, and converting the received light energy into electrical energy by the multi-junction solar cell. can do.
以下に、図面を参照しながら、本発明の例示的な実施形態について説明する。 Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、電力伝送システム1の構成を示す図である。また、図2は、電力伝送システム1における受電装置3の回路図である。なお、図2においては、簡単のため、多接合太陽電池部30を1つの多接合太陽電池セル300で代表させて記載している。
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of the
電力伝送システム1は、送電装置2、送電装置2とは別体の受電装置3、及び光伝送部であるレーザ光伝送部4を備える。
The
送電装置2は、第1〜第M(Mは1以上の整数)の送電用光源部である第1〜第Mのレーザ光源部20−1〜20−Mを備える。第1〜第Mのレーザ光源部20−1〜20−Mは、それぞれ第1〜第Mの波長のレーザ光を出力するレーザ光源とレーザ光源を駆動するレーザ光源駆動回路を備え、第1〜第M(Mは1以上の整数)の波長のレーザ光をそれぞれ出力可能である。そして、図示しない制御部によって、第1〜第Mのレーザ光源部20−1〜20−Mから第1〜第Mの波長のレーザ光を同時に出力することができる。レーザ光源としては、ファイバレーザ、レーザダイオード等の適切な任意のレーザ光源を用いることができる。また、送電用光源部の光源として、例えば高輝度LEDといった他の適切な任意の光源を用いることができる。送電装置2の各構成要素は、集中して配置されても分散して配置されてもよい。 The power transmission device 2 includes first to Mth laser light source units 20-1 to 20-M that are first to Mth (M is an integer of 1 or more) power transmission light source units. Each of the first to Mth laser light source units 20-1 to 20-M includes a laser light source that outputs laser light having the first to Mth wavelengths and a laser light source driving circuit that drives the laser light source. Laser light having a wavelength of Mth (M is an integer of 1 or more) can be output. The first to Mth laser light source units 20-1 to 20-M can simultaneously output laser beams having the first to Mth wavelengths by a control unit (not shown). As the laser light source, any appropriate laser light source such as a fiber laser or a laser diode can be used. Moreover, other suitable arbitrary light sources, such as high-intensity LED, can be used as a light source of the light source part for power transmission, for example. Each component of the power transmission device 2 may be centrally arranged or distributed.
受電装置3は、少なくとも1つの多接合太陽電池セル300を備える多接合太陽電池部30、第M+1〜第N(NはMよりも大きい整数)の補助光源部31−(M+1)〜31−N、補助光伝送部32、制御部33、光センサ部34、電源回路部35、補助電源部36を備える。受電装置3の各構成要素は、集中して配置されても分散して配置されてもよい。
The power receiving device 3 includes a multi-junction solar cell unit 30 including at least one multi-junction
第M+1〜第Nの補助光源部31−(M+1)〜31−Nは、それぞれ第1〜第Mの波長以外の第M+1〜第Nの波長の光をそれぞれ出力する補助光源と補助光源を駆動する補助光源駆動回路を備え、第1〜第Mの波長以外の第M+1〜第Nの波長の光をそれぞれ出力可能である。補助光源としては、レーザ光源やLED光源等の適切な任意の光源を用いることができる。 The M + 1 to Nth auxiliary light source units 31- (M + 1) to 31-N drive auxiliary light sources and auxiliary light sources that respectively output light of M + 1 to Nth wavelengths other than the first to Mth wavelengths. An auxiliary light source driving circuit that outputs light of M + 1 to Nth wavelengths other than the first to Mth wavelengths. As the auxiliary light source, an appropriate arbitrary light source such as a laser light source or an LED light source can be used.
多接合太陽電池セル300は、バンドギャップ(吸収波長)の異なる複数の太陽電池層(サブセル)を積み重ねたものであり、第1〜第Nのサブセル300−1〜300−Nを備える。例えば、2接合太陽電池セルとしては、InGaP(吸収波長400〜600nm)のサブセルをトップ層、GaAs(吸収波長700〜900nm)のサブセルをボトム層として積み重ねたInGaP/GaAs2接合太陽電池セルがある。また、3接合太陽電池セルとしては、InGaP(吸収波長400〜600nm)のサブセルをトップ層、GaAs(吸収波長700〜900nm)のサブセルをミドル層、InGaAs(吸収波長900〜1300nm)のサブセルをボトム層として積み重ねたInGaP/GaAs/InGaAs3接合太陽電池セルがある。この他に、4接合太陽電池セルや5接合太陽電池セルも実現されている。上述のように、多接合太陽電池セルにおいては、各サブセルが直列に接続されているので、多接合太陽電池セルに発電をさせるためには、各サブセルの吸収波長に対応する波長の光をすべて同時に照射する必要があり、また、各サブセルにおける出力電流のうち最小のものが多接合太陽電池セルの出力電流となる。
The multi-junction
第1〜第Mのレーザ光源部20−1〜20−Mがそれぞれ出力するレーザ光の波長である第1〜第Mの波長は、第1〜第Mのサブセル300−1〜300−Mの吸収波長にそれぞれ対応し、第M+1〜第Nの補助光源部31−(M+1)〜31−Nがそれぞれ出力する光の波長である第M+1〜第Nの波長は、第M+1〜第Nのサブセル300−(M+1)〜300−Nの吸収波長にそれぞれ対応する。例えば、InGaP/GaAs/InGaAs3接合太陽電池セルを用いる場合、各サブセルの吸収波長400〜600nm、700〜900nm、900〜1300nmのそれぞれに対応する波長の光を出力する光源を用意する必要がある。この場合、長距離伝送用のレーザ光源としては、約1000nm、約800nmの波長のものが多く市販されているので、例えば、(1)送電装置のレーザ光源として約1000nmの波長のレーザ光源、受電装置の補助光源として波長400〜600nm、700〜900nmのレーザ光源やLED光源等の光源を用いる構成(この場合M=1、N=3)、(2)送電装置のレーザ光源として約800nmの波長のレーザ光源、受電装置の補助光源として波長400〜600nm、900〜1300nmのレーザ光源やLED光源等の光源を用いる構成(この場合M=1、N=3)、(3)送電装置のレーザ光源として約1000nm、800nmの波長のレーザ光源、受電装置の補助光源として波長400〜600nmのレーザ光源やLED光源等の光源を用いる構成(この場合M=2、N=3)の3つの構成が考えられる。 The first to Mth wavelengths, which are the wavelengths of the laser beams output from the first to Mth laser light source units 20-1 to 20-M, respectively, are those of the first to Mth subcells 300-1 to 300-M. The M + 1 to Nth wavelengths corresponding to the absorption wavelengths and the wavelengths of light output from the M + 1 to Nth auxiliary light source units 31- (M + 1) to 31-N are respectively M + 1 to Nth subcells. Each corresponds to an absorption wavelength of 300- (M + 1) to 300-N. For example, when using an InGaP / GaAs / InGaAs three-junction solar cell, it is necessary to prepare a light source that outputs light having a wavelength corresponding to each of absorption wavelengths 400 to 600 nm, 700 to 900 nm, and 900 to 1300 nm of each subcell. In this case, many laser light sources with a wavelength of about 1000 nm and about 800 nm are commercially available as long-distance transmission laser light sources. For example, (1) a laser light source with a wavelength of about 1000 nm as a laser light source of a power transmission device, Configuration using a light source such as a laser light source of 400 to 600 nm or 700 to 900 nm or an LED light source as an auxiliary light source of the device (in this case, M = 1, N = 3), (2) a wavelength of about 800 nm as a laser light source of the power transmission device (3) In this case, M = 1, N = 3, (3) Laser light source of power transmission device As a laser light source having a wavelength of about 1000 nm and 800 nm, a laser light source having a wavelength of 400 to 600 nm as an auxiliary light source of the power receiving device, and L Configuration using a light source such as D source three components (in this case M = 2, N = 3) are considered.
レーザ光伝送部4は、送電装置2の第1〜第Mのレーザ光源部20−1〜20−Mがそれぞれ出力するレーザ光を、受電装置3の多接合太陽電池部30に照射するための機構であり、光学系等からなる。その光学系は、例えば、レーザビームの方向制御、波形制御、波面補償等のための送電装置2に設けられた光学系、及び送電装置2から送られるレーザビームを多接合太陽電池部30に照射するための受電装置3に設けられた光学系とすることができる。また、レーザ光伝送部4は、光ファイバで構成してもよい。上述のように、送電装置2の図示しない制御部によって、第1〜第Mのレーザ光源部20−1〜20−Mから第1〜第Mの波長のレーザ光を同時に出力することができるので、第1〜第Mのレーザ光源部20−1〜20−Mが出力する第1〜第Mの波長のレーザ光は、レーザ光伝送部4を介して、多接合太陽電池部30に同時に照射可能である。 The laser beam transmission unit 4 irradiates the multi-junction solar cell unit 30 of the power receiving device 3 with the laser beams output from the first to Mth laser light source units 20-1 to 20 -M of the power transmission device 2. It is a mechanism and consists of an optical system or the like. The optical system irradiates the multi-junction solar cell unit 30 with an optical system provided in the power transmission device 2 for laser beam direction control, waveform control, wavefront compensation, and the like, and a laser beam sent from the power transmission device 2, for example. Therefore, an optical system provided in the power receiving device 3 can be used. Further, the laser light transmission unit 4 may be constituted by an optical fiber. As described above, the first to Mth laser light source units 20-1 to 20-M can simultaneously output the laser beams having the first to Mth wavelengths by the control unit (not shown) of the power transmission device 2. The first to Mth laser light source units 20-1 to 20-M output the first to Mth wavelength laser beams simultaneously to the multi-junction solar cell unit 30 via the laser beam transmission unit 4. Is possible.
補助光伝送部32は、第M+1〜第Nの補助光源部31−(M+1)〜31−Nがそれぞれ出力する光を多接合太陽電池部30に照射するための機構であり、光学系等からなる。 The auxiliary light transmission unit 32 is a mechanism for irradiating the multi-junction solar cell unit 30 with light output from each of the M + 1 to Nth auxiliary light source units 31- (M + 1) to 31-N. Become.
電源回路部35には、多接合太陽電池部30、第M+1〜第Nの補助光源部31−(M+1)〜31−N、制御部33、光センサ部34、補助電源部36が接続される。多接合太陽電池部30によって発生された電力、補助電源部36からの電力が電源回路部35に供給され、電源回路部35から第M+1〜第Nの補助光源部31−(M+1)〜31−N、制御部33、光センサ部34、その他の図示しない負荷に電力が供給される。
The power
光センサ部34は、多接合太陽電池部30の受光面や受光面近傍の適切な場所に設けられ、レーザ光伝送部4を介して送られた、第1〜第Mのレーザ光源部20−1〜20−Mが出力する第1〜第Mの波長のレーザ光の強度と第M+1〜第Nの補助光源部31−(M+1)〜31−Nが出力する第M+1〜第Nの波長の光の強度を測定することができる。
The
補助電源部36は、2次電池を備え、多接合太陽電池部30が発電した電力によって充電されることができる。補助電源部36は、2次電池以外の他の適切な任意の電源や、2次電池以外の他の適切な任意の電源と2次電池との組み合わせとすることができる。
The auxiliary
制御部33は、第1〜第Mのレーザ光源部20−1〜20−Mが出力する第1〜第Mの波長のレーザ光が多接合太陽電池部30に同時に照射されるとき、電源回路部35から第M+1〜第Nの補助光源部31−(M+1)〜31−Nに電力が供給されるように電源回路部35を制御し、第M+1〜第Nの補助光源部31−(M+1)〜31−Nの各補助光源駆動回路を駆動させ、第M+1〜第Nの補助光源部31−(M+1)〜31−Nが第M+1〜第Nの波長の光を同時に出力するように制御することができる。よって、第M+1〜第Nの補助光源部31−(M+1)〜31−Nが出力する第M+1〜第Nの波長の光は、補助光伝送部32を介して、多接合太陽電池部30に同時に照射可能である。このような制御が行われると、第1〜第Nのサブセルのすべてのサブセルに対応する波長の光が照射されるので、多接合太陽電池部30で発電が行われる。
When the first to Mth laser light source units 20-1 to 20-M output the laser beams of the first to Mth wavelengths simultaneously to the multi-junction solar cell unit 30, the
ここで、上述のように多接合太陽電池セルに発電をさせるためには、各サブセルの吸収波長に対応する波長の光をすべて同時に照射する必要がある。そこで、受光した第1〜第Mの波長のレーザ光により発電される単位時間当たりの全エネルギーが、受電装置3で消費される単位時間当たりのエネルギーよりも大きいように予め設定しておき、制御部33は、最初は補助電源部36から第M+1〜第Nの補助光源部31−(M+1)〜31−Nに電力が供給されるように電源回路部35を制御し、それによって、多接合太陽電池部30において発電が行われるようになると、次いで多接合太陽電池部30から第M+1〜第Nの補助光源部31−(M+1)〜31−Nに電力が供給されるように電源回路部35を制御する。
Here, in order to cause the multi-junction solar cell to generate electric power as described above, it is necessary to simultaneously irradiate all light having a wavelength corresponding to the absorption wavelength of each subcell. Therefore, the total energy per unit time generated by the received laser beams having the first to Mth wavelengths is set in advance so as to be larger than the energy per unit time consumed by the power receiving device 3. The
多接合太陽電池部30が発生する電力は、第M+1〜第Nの補助光源部のすべてに供給される構成に換えて、第M+1〜第Nの補助光源部の少なくとも1つに供給可能な構成とし、その他の補助光源部には、例えば補助電源部36から電力を供給可能な構成としてもよい。
The power generated by the multi-junction solar cell unit 30 can be supplied to at least one of the M + 1 to Nth auxiliary light source units instead of being supplied to all of the M + 1 to Nth auxiliary light source units. The other auxiliary light source unit may be configured such that power can be supplied from the auxiliary
また、制御部33は、第1〜第Mのサブセルからの出力電流のうちの最小の出力電流と第M+1〜第Nのサブセルの各々からの出力電流がほぼ等しくなるように、第M+1〜第Nの補助光源部が出力する第M+1〜第Nの波長の光の強度をそれぞれ制御することができる。
In addition, the
多接合太陽電池セル300の第jのサブセルが発生する電流ijは、Ijを第jの波長の光の強度、kjを第jのサブセルの光電変換係数とすると、
ij=kjIj (1)
と表すことができる。制御部33は、光センサ部34が測定した第1〜第Mのレーザ光源部20−1〜20−Mが出力する第1〜第Mの波長のレーザ光の強度I1〜IMと式(1)に基づいて、第1〜第Mのサブセルが発生する電流i1〜iMのうちの最小の電流i0を求める。そして、制御部33は、光センサ部34が測定した第M+1〜第Nの補助光源部31−M+1〜31−Nが出力する第M+1〜第Nの波長の光の強度IM+1〜INと式(1)に基づいて、第M+1〜第Nのサブセルが発生する電流iM+1〜iNの各々と、電流i1〜iMのうちの最小の電流i0がほぼ等しくなるように、各補助光源駆動回路を介して第M+1〜第Nの補助光源部31−(M+1)〜31−Nが出力する第M+1〜第Nの波長の光の強度を制御することができる。
Current i j where subcell of the j occurs multijunction
i j = k j I j (1)
It can be expressed as. The
これに換えて、第M+1〜第Nのサブセルが発生する電流iM+1〜iNの各々と、電流i1〜iMのうちの最小の電流i0がほぼ等しくなるように、第M+1〜第Nの補助光源部31−(M+1)〜31−Nが出力する第M+1〜第Nの波長の光の強度を制御してもよい。すなわち、最初に、制御部33は、各補助光源駆動回路を介して、第M+1〜第Nの補助光源部31−(M+1)〜31−Nが出力する第M+1〜第Nの波長の光の強度を、それぞれ、第M+1〜第Nのサブセルが発生する電流が第1〜第Mのサブセルが発生する電流i1〜iMのうちの最小の電流i0よりも大きくなるような所定の強度(例えば、第M+1〜第Nの補助光源部31−(M+1)〜31−Nがそれぞれ出力可能な最大の強度)とする。このとき、多接合太陽電池セル300の出力電流はi0である。次いで、制御部33は、第M+1〜第Nの補助光源部31−(M+1)〜31−Nのうちの1つの補助光源部の補助光源駆動回路を介して、その補助光源部が出力する光の強度を、多接合太陽電池セル300の出力電流が有意に下回らなくなるまで減少させる。この操作を第M+1〜第Nの補助光源部31−(M+1)〜31−Nのすべてについてそれぞれ行う。本構成によれば、光センサ部34を設けることなく、多接合太陽電池セル300の出力電流を計測することによって、第M+1〜第Nのサブセルが発生する電流iM+1〜iNの各々と、電流i1〜iMのうちの最小の電流i0がほぼ等しくなるように、第M+1〜第Nの補助光源部31−(M+1)〜31−Nが出力する第M+1〜第Nの波長の光の強度を制御することができる。
Instead of this, and each of the current i M + 1 through i N where subcell of the first M +. 1 to No. N is generated, so that the minimum current i 0 of the current i 1 through i M approximately equal, the M + 1 The intensity of light of M + 1 to Nth wavelengths output from the Nth auxiliary light source units 31- (M + 1) to 31-N may be controlled. That is, first, the
上述のように、各サブセルにおける出力電流のうち最小のものが多接合太陽電池セルの出力電流となるので、多接合太陽電池セル300全体で発生する電流iは、
i=min(k1I1,・・・,kMIM,kM+1IM+1,・・・,kNIN) (2)
と表すことができる。すなわち、第1〜第Mのレーザ光源部20−1〜20−Mからの第1〜第Mの波長のレーザ光によって第1〜第Mのサブセルが発生する電流i1〜iMのうちの最小の電流i0よりも大きい電流を各サブセルに発生させるような強度の光を照射することは無駄である一方、第M+1〜第Nの補助光源部31−(M+1)〜31−Nからの第M+1〜第Nの波長の光によって第M+1〜第Nのサブセルが発生する電流iM+1〜iNがi0を下回ると、その分だけ、第1〜第Mのレーザ光源部20−1〜20−Mからの第1〜第Mの波長のレーザ光から伝送されるエネルギーを無駄にしてしまうことになる。そこで、上記のような制御を行うことにより、送電側から伝送される光エネルギーを無駄にせず、且つ補助光源部において無駄なエネルギーを消費することを回避することができる。
As described above, since the minimum output current in each subcell is the output current of the multijunction solar cell, the current i generated in the entire multijunction
i = min (k 1 I 1 , ..., k M I M , k M + 1 I M + 1 , ..., k N I N ) (2)
It can be expressed as. That is, of the currents i 1 to i M generated by the first to Mth subcells by the first to Mth wavelength laser beams from the first to Mth laser light source units 20-1 to 20-M. While it is useless to irradiate each subcell with light having an intensity larger than the minimum current i 0, it is wasteful from the M + 1 to Nth auxiliary light source units 31- (M + 1) to 31-N. When the currents i M + 1 to i N generated by the M + 1 to Nth subcells with light of the M + 1 to Nth wavelengths are less than i 0 , the first to Mth laser
更に、Mが2以上の場合、制御部33は、光センサ部34が測定した第1〜第Mのレーザ光源部20−1〜20−Mが出力する第1〜第Mの波長のレーザ光の強度I1〜IMと式(1)に基づいて、第1〜第Mのサブセルが発生する電流i1〜iMの各々と、電流i1〜iMのうちの最小の電流i0がほぼ等しくなるように、各レーザ光源駆動回路を介して第1〜第Mのレーザ光源部20−1〜20−Mが出力する第1〜第Mの波長の光の強度を制御するための制御信号を生成し、送電装置2に送信することができる。このような制御を行うことにより、更にレーザ光源部において無駄なエネルギーを消費することを回避することができる。このような制御を行うことに換えて又は加えて、予め把握されている、第1〜第Mのサブセルの各々の特性やレーザ光伝送部4の特性に基づいて、第1〜第Mのサブセルが発生する電流i1〜iMの各々がほぼ等しくなるように、第1〜第Mのレーザ光源部20−1〜20−Mが出力する第1〜第Mの波長のレーザ光の強度I1〜IMを設定してもよいことはもちろんである。
Further, when M is 2 or more, the
続いて、本実施形態の電力伝送システムの動作について説明する。 Then, operation | movement of the electric power transmission system of this embodiment is demonstrated.
まず、送電装置2の図示しない制御部によって、送電装置2の第1〜第Mのレーザ光源部20−1〜20−Mから第1〜第Mの波長のレーザ光が同時に出力され、レーザ光伝送部4を介して、多接合太陽電池部30に同時に照射される。一方、受電装置3の制御部33は、補助電源部36から第M+1〜第Nの補助光源部31−(M+1)〜31−Nに電力が供給されるように電源回路部35を制御し、第M+1〜第Nの補助光源部31−(M+1)〜31−Nの各補助光源駆動回路を駆動させ、第M+1〜第Nの補助光源部31−(M+1)〜31−Nから第M+1〜第Nの波長の光が同時に出力されるように制御する。これによって、第M+1〜第Nの波長の光が、補助光伝送部32を介して、多接合太陽電池部30に同時に照射され、多接合太陽電池部30において発電が行われるようになると、次いで制御部33は、多接合太陽電池部30から第M+1〜第Nの補助光源部31−(M+1)〜31−Nに電力が供給されるように電源回路部35を制御し、以降は補助電源部36からの電力供給を必要とすることなく、多接合太陽電池部30は発電を続ける。
First, the first to Mth laser light source units 20-1 to 20-M of the power transmission device 2 simultaneously output laser beams having the first to Mth wavelengths by a control unit (not shown) of the power transmission device 2, The multi-junction solar cell unit 30 is irradiated simultaneously via the transmission unit 4. On the other hand, the
第M+1〜第Nの補助光源部31−(M+1)〜31−Nから第M+1〜第Nの波長の光を同時に出力するタイミングは、第1〜第Mの波長のレーザ光と第M+1〜第Nの波長の光が同時に多接合太陽電池部30に照射されることになるのであれば、第1〜第Mのレーザ光源部20−1〜20−Mから第1〜第Mの波長のレーザ光を同時に出力するタイミングの前でも後でも同時でもよい。第M+1〜第Nの補助光源部31−(M+1)〜31−Nから第M+1〜第Nの波長の光を同時に出力するタイミングを、第1〜第Mのレーザ光源部20−1〜20−Mから第1〜第Mの波長のレーザ光を同時に出力するタイミングと同時とすれば、無駄なエネルギーを消費することを回避することができる。 The timings at which the M + 1 to Nth wavelengths of light are simultaneously output from the M + 1 to Nth auxiliary light source units 31- (M + 1) to 31-N are the first to Mth wavelength laser beams and the M + 1 to Nth wavelengths. If the multi-junction solar cell unit 30 is simultaneously irradiated with light of N wavelengths, the first to Mth lasers from the first to Mth laser light source units 20-1 to 20-M. It may be before or after the timing of simultaneously outputting light. The timings at which the M + 1 to Nth wavelengths of light are simultaneously output from the M + 1 to Nth auxiliary light source units 31- (M + 1) to 31-N are the first to Mth laser light source units 20-1 to 20-. If it is simultaneously with the timing of simultaneously outputting laser beams having the first to Mth wavelengths from M, it is possible to avoid wasting energy.
制御部33は、光センサ部34が測定した第1〜第Mのレーザ光源部20−1〜20−Mが出力する第1〜第Mの波長のレーザ光の強度I1〜IMと式(1)に基づいて、第1〜第Mのサブセルが発生する電流i1〜iMのうちの最小の電流i0を求め、光センサ部34が測定した第M+1〜第Nの補助光源部31−(M+1)〜31−Nが出力する第M+1〜第Nの波長の光の強度IM+1〜INと式(1)に基づいて、第M+1〜第Nのサブセルが発生する電流iM+1〜iNの各々と、電流i1〜iMのうちの最小の電流i0がほぼ等しくなるように、各補助光源駆動回路を介して第M+1〜第Nの補助光源部31−(M+1)〜31−Nが出力する第M+1〜第Nの波長の光の強度を制御してもよい。
The
これに換えて、第M+1〜第Nのサブセルが発生する電流iM+1〜iNの各々と、電流i1〜iMのうちの最小の電流i0がほぼ等しくなるように、第M+1〜第Nの補助光源部31−(M+1)〜31−Nが出力する第M+1〜第Nの波長の光の強度を制御してもよい。すなわち、最初に、制御部33は、各補助光源駆動回路を介して、第M+1〜第Nの補助光源部31−(M+1)〜31−Nが出力する第M+1〜第Nの波長の光の強度を、それぞれ、第M+1〜第Nのサブセルが発生する電流が第1〜第Mのサブセルが発生する電流i1〜iMのうちの最小の電流i0よりも大きくなるような所定の強度(例えば、第M+1〜第Nの補助光源部31−(M+1)〜31−Nがそれぞれ出力可能な最大の強度)とする。このとき、多接合太陽電池セル300の出力電流はi0である。次いで、制御部33は、第M+1〜第Nの補助光源部31−(M+1)〜31−Nのうちの1つの補助光源部の補助光源駆動回路を介して、その補助光源部が出力する光の強度を、多接合太陽電池セル300の出力電流が有意に下回らなくなるまで減少させる。この操作を第M+1〜第Nの補助光源部31−(M+1)〜31−Nのすべてについてそれぞれ行う。
Instead of this, and each of the current i M + 1 through i N where subcell of the first M +. 1 to No. N is generated, so that the minimum current i 0 of the current i 1 through i M approximately equal, the M + 1 The intensity of light of M + 1 to Nth wavelengths output from the Nth auxiliary light source units 31- (M + 1) to 31-N may be controlled. That is, first, the
Mが2以上の場合、制御部33は、光センサ部34が測定した第1〜第Mのレーザ光源部20−1〜20−Mが出力する第1〜第Mの波長のレーザ光の強度I1〜IMと式(1)に基づいて、第1〜第Mのサブセルが発生する電流i1〜iMの各々と、電流i1〜iMのうちの最小の電流i0がほぼ等しくなるように、各レーザ光源駆動回路を介して第1〜第Mのレーザ光源部20−1〜20−Mが出力する第1〜第Mの波長の光の強度を制御するための制御信号を生成し、送電装置2に送信してもよい。このような制御を行うことに換えて又は加えて、予め把握されている、第1〜第Mのサブセルの各々の特性やレーザ光伝送部4の特性に基づいて、第1〜第Mのサブセルが発生する電流i1〜iMの各々がほぼ等しくなるように、第1〜第Mのレーザ光源部20−1〜20−Mが出力する第1〜第Mの波長のレーザ光の強度I1〜IMを設定してもよいことはもちろんである。
When M is 2 or more, the
上記実施形態を宇宙探査における母船(着陸機)から探査ローバへの電力伝送に適用した場合、すなわち、送電装置2が母船で受電装置3が探査ローバとした場合、以下のような効果が得られる。すなわち、現在、宇宙探査においては、太陽光エネルギーを太陽電池により電気エネルギーに変換して使用しているが、月や火星の表面探査においては、夜や日影の領域が存在する。例えば月の極域の探査を行う場合、高台は比較的日照期間が長い(半年程度昼間が続く)のに対して、探査したい領域(水氷などの揮発性物質の存在する場所)はクレータの底などの日照の短い領域である。そのため、主に原子力エネルギーが使われているが、原子力エネルギーは被曝などの点で管理が重要であり、コスト高になっている。そこで、レーザ送光機を搭載した母船を日照条件の良い場所に着陸させ、そこから日陰領域を探査する探査ローバに電力を送ることができれば、探査活動を効率的に行うことが可能となる。探査ローバは、昼間の時間、あるいは日照のある領域での活動のために、太陽電池を搭載しているが、本実施形態を適用すれば、探査ローバに、その太陽電池とは別のレーザ無線電力伝送専用の光電変換装置を搭載することなく、探査ローバに搭載する太陽電池を発電効率のよい多接合太陽電池とするとともにレーザ無線電力伝送にも用いることを可能とすることができる。また、太陽光入力とレーザ光入力の場合で太陽電池以降の電源系の構成が全く同じであるため、地上試験の工数が減り、信頼性を向上させることができる。 When the above embodiment is applied to power transmission from the mother ship (lander) to the exploration rover in space exploration, that is, when the power transmission device 2 is the mother ship and the power receiving device 3 is the exploration rover, the following effects are obtained. . That is, currently, in space exploration, solar energy is converted into electric energy using a solar cell and used, but in the surface exploration of the moon and Mars, there are night and shaded areas. For example, when exploring the polar region of the moon, the hills have a relatively long sunshine period (the day lasts about half a year), whereas the region you want to explore (locations where volatile substances such as water ice exist) It is a short sunshine area such as the bottom. For this reason, nuclear energy is mainly used. However, nuclear energy is important to manage in terms of exposure and the cost is high. Therefore, if a mother ship equipped with a laser transmitter is landed in a place with good sunshine conditions and power can be sent from there to an exploration rover that explores a shaded area, exploration activities can be performed efficiently. The exploration rover is equipped with solar cells for daytime activities or activities in areas with sunshine. However, if this embodiment is applied, the exploration rover has a laser radio that is different from the solar cells. Without installing a photoelectric conversion device dedicated to power transmission, the solar cell mounted on the exploration rover can be used as a multi-junction solar cell with high power generation efficiency and also used for laser wireless power transmission. Moreover, since the configuration of the power supply system after the solar cell is exactly the same in the case of sunlight input and laser light input, the number of man-hours for ground testing can be reduced and the reliability can be improved.
以上、本発明について、例示のためにいくつかの実施例に関して説明してきたが、本発明はこれに限定されるものでなく、本発明の範囲及び精神から逸脱することなく、形態及び詳細について、様々な変形及び修正を行うことができることは、当業者に明らかであろう。 Although the present invention has been described above with reference to several embodiments for purposes of illustration, the present invention is not limited thereto and may be described in form and detail without departing from the scope and spirit of the invention. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made.
1 電力伝送システム
2 送電装置
20−1〜20−M 第1〜第Mのレーザ光源部
3 受電装置
30 多接合太陽電池部
300 多接合太陽電池セル
300−1〜300−N 第1〜第Nのサブセル
31−(M+1)〜31−N 第M+1〜第Nの補助光源部
32 補助光伝送部
33 制御部
34 光センサ部
35 電源回路部
36 補助電源部
4 レーザ光伝送部
DESCRIPTION OF
Claims (15)
前記送電装置は、第1〜第M(Mは1以上の整数)の波長のレーザ光をそれぞれ出力可能な第1〜第Mの送電用光源部を備え、
前記受電装置は、
少なくとも1つの多接合太陽電池セルを備える多接合太陽電池部と、
前記第1〜第Mの波長以外の第M+1〜第Nの波長の光をそれぞれ出力可能な第M+1〜第N(NはMよりも大きい整数)の補助光源部と、
補助光伝送部と、
制御部と、
を備え、
前記多接合太陽電池セルは、第1〜第Nのサブセルを備え、
前記第1〜第Mの波長は、第1〜第Mの前記サブセルの吸収波長にそれぞれ対応し、
前記第M+1〜第Nの波長は、第M+1〜第Nの前記サブセルの吸収波長にそれぞれ対応し、
前記第1〜第Mの送電用光源部が出力する前記第1〜第Mの波長のレーザ光は、前記光伝送部を介して、前記多接合太陽電池部に同時に照射可能であり、
第M+1〜第Nの補助光源部が出力する前記第M+1〜第Nの波長の光は、前記補助光伝送部を介して、前記多接合太陽電池部に同時に照射可能であり、
前記制御部は、前記第1〜第Mの送電用光源部が出力する前記第1〜第Mの波長のレーザ光が前記多接合太陽電池部に同時に照射されるとき、第M+1〜第Nの補助光源部が前記第M+1〜第Nの波長の光を同時に出力するように制御可能である電力伝送システム。 A power transmission device, a power reception device, and an optical transmission unit;
The power transmission device includes first to Mth power transmission light source units capable of outputting laser beams having wavelengths of first to Mth (M is an integer of 1 or more), respectively.
The power receiving device is:
A multi-junction solar cell portion comprising at least one multi-junction solar cell;
M + 1 to Nth (N is an integer greater than M) auxiliary light source units capable of outputting light of M + 1 to Nth wavelengths other than the first to Mth wavelengths,
An auxiliary light transmission unit;
A control unit;
With
The multi-junction solar cell includes first to Nth subcells,
The first to Mth wavelengths correspond to the absorption wavelengths of the first to Mth subcells, respectively.
The M + 1 to Nth wavelengths correspond to the absorption wavelengths of the M + 1 to Nth subcells, respectively.
The first to Mth laser light wavelengths output from the first to Mth power transmission light source units can be simultaneously irradiated to the multi-junction solar cell unit via the optical transmission unit,
The M + 1 to Nth wavelengths of light output from the M + 1 to Nth auxiliary light source units can be simultaneously irradiated to the multi-junction solar cell unit via the auxiliary light transmission unit,
When the first to M-th laser light beams output from the first to M-th power transmission light source units are simultaneously irradiated to the multi-junction solar cell unit, the control unit has an M + 1 to N-th number. A power transmission system in which an auxiliary light source unit is controllable so as to simultaneously output light of the M + 1 to Nth wavelengths.
請求項1に記載の電力伝送システム。 The control unit may control the M + 1 to M + 1th output currents so that a minimum output current among the output currents from the first to Mth subcells and an output current from each of the M + 1 to Nth subcells are substantially equal. Intensities of light of the M + 1 to Nth wavelengths output from the N auxiliary light source units can be controlled, respectively.
The power transmission system according to claim 1.
請求項1又は2に記載の電力伝送システム。 M is an integer greater than or equal to 2, and the controller is configured to output a minimum output current from the output current from each of the first to Mth subcells and the output current from the first to Mth subcells. Can generate control signals for controlling the intensities of the light beams having the first to Mth wavelengths output from the first to Mth power transmission light source units, respectively.
The power transmission system according to claim 1 or 2.
請求項1〜3のいずれか1項に記載の電力伝送システム。 The power generated by the multi-junction solar cell unit is configured to be supplied to at least one of the M + 1 to Nth auxiliary light source units.
The power transmission system according to any one of claims 1 to 3.
請求項1〜4のいずれか1項に記載の電力伝送システム。 The power receiving device is a probe.
The power transmission system according to any one of claims 1 to 4.
少なくとも1つの多接合太陽電池セルを備える多接合太陽電池部と、
前記第1〜第M(Mは1以上の整数)の波長以外の第M+1〜第N(NはMよりも大きい整数)の波長の光をそれぞれ出力可能な第M+1〜第Nの補助光源部と、
補助光伝送部と、
制御部と、
を備え、
前記多接合太陽電池セルは、第1〜第Nのサブセルを備え、
前記第1〜第Mの波長は、第1〜第Mの前記サブセルの吸収波長にそれぞれ対応し、
前記第M+1〜第Nの波長は、第M+1〜第Nの前記サブセルの吸収波長にそれぞれ対応し、
第M+1〜第Nの補助光源部が出力する前記第M+1〜第Nの波長の光は、前記補助光伝送部を介して、前記多接合太陽電池部に同時に照射可能であり、
前記制御部は、送電側からの前記第1〜第Mの波長のレーザ光が前記多接合太陽電池部に同時に照射されるとき、第M+1〜第Nの補助光源部が前記第M+1〜第Nの波長の光を同時に出力するように制御可能である受電装置。 A power receiving device used in a power transmission system,
A multi-junction solar cell portion comprising at least one multi-junction solar cell;
M + 1 to Nth auxiliary light source units capable of outputting light of wavelengths of M + 1 to Nth (N is an integer larger than M) other than the first to Mth (M is an integer of 1 or more) wavelengths, respectively. When,
An auxiliary light transmission unit;
A control unit;
With
The multi-junction solar cell includes first to Nth subcells,
The first to Mth wavelengths correspond to the absorption wavelengths of the first to Mth subcells, respectively.
The M + 1 to Nth wavelengths correspond to the absorption wavelengths of the M + 1 to Nth subcells, respectively.
The M + 1 to Nth wavelengths of light output from the M + 1 to Nth auxiliary light source units can be simultaneously irradiated to the multi-junction solar cell unit via the auxiliary light transmission unit,
When the first to Mth laser beams from the power transmission side are simultaneously irradiated onto the multi-junction solar cell unit, the control unit includes the M + 1 to Nth auxiliary light source units to the M + 1 to Nth. A power receiving device that can be controlled so as to simultaneously output light of a wavelength.
請求項6に記載の受電装置。 The control unit may control the M + 1 to M + 1th output currents so that a minimum output current among the output currents from the first to Mth subcells and an output current from each of the M + 1 to Nth subcells are substantially equal. Intensities of light of the M + 1 to Nth wavelengths output from the N auxiliary light source units can be controlled, respectively.
The power receiving device according to claim 6.
請求項6又は7に記載の受電装置。 M is an integer greater than or equal to 2, and the controller is configured to output a minimum output current from the output current from each of the first to Mth subcells and the output current from the first to Mth subcells. Can generate control signals for controlling the intensities of the light beams having the first to Mth wavelengths output from the first to Mth power transmission light source units, respectively.
The power receiving device according to claim 6 or 7.
請求項6〜8のいずれか1項に記載の受電装置。 The power generated by the multi-junction solar cell unit is configured to be supplied to at least one of the M + 1 to Nth auxiliary light source units.
The power receiving device according to any one of claims 6 to 8.
請求項6〜9のいずれか1項に記載の受電装置。 The power receiving device is a probe.
The power receiving device according to any one of claims 6 to 9.
送電側から前記第1〜第Mの波長のレーザ光をそれぞれ前記多接合太陽電池部に同時に照射すると共に、前記第M+1〜第Nの補助光源部から前記第M+1〜第Nの波長の光をそれぞれ前記多接合太陽電池部に同時に照射する電力伝送方法。 A multi-junction solar cell including first to Nth subcells (N is an integer greater than M) including first to Mth subcells respectively corresponding to first to Mth wavelengths (M is an integer of 1 or more). The multi-junction solar cell unit including the cells and the M + 1 to Nth auxiliary light source units that output light of M + 1 to Nth wavelengths other than the first to Mth wavelengths, respectively, are used on the power reception side. A transmission method,
While simultaneously irradiating the multi-junction solar cell portion with the laser beams of the first to Mth wavelengths from the power transmission side, the M + 1 to Nth wavelength light from the M + 1 to Nth auxiliary light source portions, respectively. A power transmission method for simultaneously irradiating the multi-junction solar cell part.
請求項11に記載の電力伝送方法。 The M + 1 to Nth auxiliary light source units so that the minimum output current among the output currents from the first to Mth subcells and the output current from each of the M + 1st to Nth subcells are substantially equal. Respectively, controls the intensity of the light of the M + 1 to Nth wavelengths output by
The power transmission method according to claim 11.
請求項11又は12に記載の電力伝送方法。 M is an integer equal to or greater than 2, so that the output current from each of the first to Mth subcells is approximately equal to the minimum output current among the output currents from the first to Mth subcells. And controlling the intensity of light of the first to Mth wavelengths, respectively.
The power transmission method according to claim 11 or 12.
請求項11〜13のいずれか1項に記載の電力伝送方法。 The power generated by the multi-junction solar cell unit is configured to be supplied to at least one of the M + 1 to Nth auxiliary light source units.
The power transmission method according to any one of claims 11 to 13.
請求項11〜14のいずれか1項に記載の電力伝送方法。 The multi-junction solar cell part is provided in a spacecraft,
The power transmission method according to any one of claims 11 to 14.
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---|---|---|---|
JP2016052820A JP2017169369A (en) | 2016-03-16 | 2016-03-16 | Power transmission system, power reception device, power transmission method |
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Publications (1)
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11296555B2 (en) | 2019-03-19 | 2022-04-05 | Ricoh Company, Ltd. | Power transmission system, light output apparatus, and light receiving apparatus |
JP7508806B2 (en) | 2019-03-19 | 2024-07-02 | 株式会社リコー | Power supply system, optical output device, and power supply method |
-
2016
- 2016-03-16 JP JP2016052820A patent/JP2017169369A/en active Pending
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