[發明專利]一種使用壽命長、功率密度大和柔性晶體光伏（PV）太陽能板以及一種用于制造太陽能板和集成的太陽能發電和供電系統的方法

無效

• 申請號: 201280034608.5
• 申請日: 2012-07-12
• 公開（公告）號: CN104185905A
• 公開（公告）日: 2014-12-03
• 發明（設計）人: 哈羅德·E·弗爾克納
• 申請（專利權）人: 哈羅德·E·弗爾克納
• 主分類號: H01L31/042
• 分類號: H01L31/042;H01L31/048;H02S30/20;H02S40/44
• 代理公司: 北京銀龍知識產權代理有限公司 11243
• 代理人: 曾賢偉;楊繼平

技術領域

非常具體地來說，本發明涉及光伏太陽能系統的一個處于不斷發展的子類別：涉及一種纖薄且輕便、商業上可獲得的功率密度大、堅固耐用和便攜的、使用壽命長的、可彎曲的或剛硬的晶體光伏（PV）太陽能板和系統，其包括將標準光伏太陽能片切割成小片，并將其組裝而成的小型光伏太陽能板（0.01-100Wp），也包括最新研制的纖薄且可彎曲的大型光伏太陽能板（超過500Wp），此大型光伏太陽能板可以對眾多大型的消費或工業電子/電氣裝置或設備（例如，電動或混合動力交通運輸工具，HEV-EV）供應電能，或間接地對其蓄電池進行充電以備夜間或其他任何時候使用。

背景技術及其問題

據記載顯示，自從在20世紀70年代晚期在美國開始光伏太陽能設備的商業生產，至今在全球超過百分之九十的太陽能組件和系統都已經達到規模化生產，此類傳統的、標準化的晶體光伏太陽能板（100-400＋Wp）僅被設計成用于大規模的并網發電廠或電站設計并使用。它們是利用龐大且笨重的玻璃蓋板和大的鋁制邊框組裝而成，采用永久性安裝并可持續使用超過20年。從始至今，此類光伏太陽能板都具有易碎且不易便攜的缺點，導致其完全不適合當前針對纖薄、使用壽命長的、輕便的、功率密度大的、專為‘戶外消費/工業電氣-電子’裝置定制設計的小型至大型光伏太陽能板不斷增長的需求。

在此必須強調的必要的澄清是，太陽能設備主要應用于兩種明顯不同的特定裝置上：

－對于大型的發電系統，包括并網發電和離網發電（90%光伏太陽能設備應用于此）。

－對于相對小型至大型的、低電壓戶外工業或消費裝置，涵蓋可使用太陽能手機充電器進行充電的智能手機，至最新為公共及個人服務并可在地面、水上及空中使用而研發的電動或混合動力交通運輸工具。

這兩個特定應用需要明顯不同的材料、設計、生產以及評估技術，其也導致不同的測試程序/目標、技術標準、術語等。

針對‘太陽能組件’及‘光伏太陽能板’，也存在不同的定義：

－太陽能‘組件’是指規模化生產的標準組件，其產品型號及尺寸僅限于少數的幾種類別，且通常被設計及應用于大規模的發電廠或電站（大于1MWp）。

－（2）太陽能‘板’針對各種大小和形狀不同的各具體的消費/工業電氣/電子設備來單獨定制設計，并且生產數量可以從幾個至數萬不等。這不僅需要非常靈活的、按照‘訂單制造’的生產技術、設備和管理系統，而且也需要不同的、更寬訪問的必要的改制和發明，還需要在晶體光伏太陽能技術的知名度較低（<10%）子類的領域中的行業經驗。

在上世紀70年代，纖薄且應用于消費/工業產品的小型光伏太陽能板開始盛行，當時以在室內（弱光條件下）應用的臺式計算器內的小型薄膜光伏太陽能（a-Si）板為主。在上世紀80年代中期，首個由太陽能驅動的戶外產品–太陽能庭院燈開始進行大規模生產，此太陽能庭院燈采用了小型非晶硅a-Si小型板（1.8Wp）的光伏太陽能板，并于在2年（1986-1987年）內銷售業績取得了爆發式增長（大于40萬套）。但是此產品在戶外使用三個月之后，薄膜光伏太陽能片效率從5%降至3%，并且在一年內失去了功能，導致在接下來的兩年“1988-1989”年內，該產品的訂單量驟減，并產生了大量的庫存（40萬套）。

在1989年，Chronar美國公司（上述非晶硅a-Si光伏太陽能板和太陽能庭院燈的設計及制造廠商）破產倒閉，在隨后的兩年內，庫存的太陽能庭院燈以0.2美金到1美金的低價火速拋售，某些庫存的非晶硅a-Si光伏太陽能板甚至以更低廉的價格進行傾銷。

就職于香港太陽能系統有限公司（SPS公司）、且負責Chronar公司外包生產的經理，成功地研發了一款厚度薄的晶體光伏太陽能板，用于替代太陽能庭院燈中的非晶硅a-Si光伏太陽能板。此款新型光伏太陽能板得到了完美的應用，但是非晶硅a-Si光伏太陽能板及其低價拋售行為徹底地破壞了太陽能庭院燈之后五年內的全球市場。

但是，纖薄且功率密度大的小型光伏太陽能板已經投入生產，香港SPS公司被暫時擱置，新公司香港太陽能產品制造有限公司（Sol-Lite?Mfg有限公司，SLM公司）開始生產并推廣纖薄、使用壽命長、功率密度大的、小型晶體光伏太陽能板，并在1990年開始設計并將電池或由低直流電壓驅動的消費及工業電氣及電子裝置增加太陽能驅動功能。五年之后，SLM公司成功地設計了一款低電壓太陽能庭院燈，并在美國獲得了近兩百萬美金的銷售訂單，至此，纖薄的小型晶體光伏太陽能板驅動的太陽能庭院燈市場開始騰飛。