[實(shí)用新型]一種柔性便攜式太陽(yáng)能電源包

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201720538451.X
• 申請(qǐng)日: 2017-05-16
• 公開（公告）號(hào): CN206908546U
• 公開（公告）日: 2018-01-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張曉鋒;顏悅;劉偉明;陳牧
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)航發(fā)北京航空材料研究院
• 主分類號(hào): H02S10/20
• 分類號(hào): H02S10/20;H02S30/20
• 代理公司: 中國(guó)航空專利中心11008
• 代理人: 李建英

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于移動(dòng)電源技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種柔性便攜式太陽(yáng)能電源包。

背景技術(shù)

現(xiàn)代社會(huì)生活和軍事領(lǐng)域?qū)﹄娏Φ男枨蠹耙蕾嚦潭扰c日俱增，特別是重要部門的電力負(fù)荷較高，一旦供電中斷會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重后果。野外作業(yè)的電器設(shè)備需要電力供應(yīng)，而野外作業(yè)的供電設(shè)施欠佳。一次性充完電后需要再次充電方可使用。攜帶的移動(dòng)發(fā)電機(jī)重量大，噪聲大，需要自備燃料，不便于使用。

目前國(guó)內(nèi)外應(yīng)急電源主要有EPS(Emergent Power System)和UPS(Uninterrupted Power System)、獨(dú)立于正常電源的柴油或汽油發(fā)電機(jī)、風(fēng)力發(fā)電機(jī)等。實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)：1)以市電為基礎(chǔ)的在線EPS或UPS，野外緊急使用時(shí)受限于電網(wǎng)覆蓋；2) 柴油或汽油發(fā)電機(jī)也會(huì)受到油量?jī)?chǔ)存的限制；3)風(fēng)力發(fā)電機(jī)作為應(yīng)急電源，使用時(shí)受到地域、風(fēng)力、風(fēng)向等自然因素影響較大且較為笨重。而太陽(yáng)能作為一種取之不盡、用之不竭的清潔能源，具有較明顯的優(yōu)勢(shì)。

太陽(yáng)能電池是一種自發(fā)電的裝置，在光照較充足的條件下可將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能。野外作業(yè)的環(huán)境要求這種電池具有高質(zhì)量比功率和環(huán)境適應(yīng)性，否則會(huì)嚴(yán)重影響裝備的正常使用和性能發(fā)揮。第一代太陽(yáng)能電池是硅基太陽(yáng)能電池，包括單晶硅、多晶硅、非晶硅及納米硅等，具有較高的轉(zhuǎn)化率，但其質(zhì)量比功率較低。第二代薄膜型化合物太陽(yáng)能電池包括硅基薄膜太陽(yáng)能電池、碲化鎘薄膜太陽(yáng)能電池、銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池、砷化鎵太陽(yáng)能電池等，這種電池具有活性材料使用量少，轉(zhuǎn)化率高，質(zhì)量比功率高等優(yōu)勢(shì)，其中銅銦鎵硒體系的薄膜太陽(yáng)能電池具有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性，耐候性和抗輻射強(qiáng)，適合作為野外作業(yè)的移動(dòng)便攜式充電裝置使用。柔性襯底銅銦鎵硒薄膜電池，由于具備高效率、高比功率和可彎曲性，使其成為極具前景的薄膜太陽(yáng)能電池。此外，從第一代太陽(yáng)能電池演化而來的非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池由于價(jià)格優(yōu)勢(shì)也具有較大的應(yīng)用市場(chǎng)，也包括新型的鈣鈦礦新柔性電池(Energy Environ.Sci.,2015,8,916-921)。

由于太陽(yáng)能的光照強(qiáng)度隨時(shí)間變化，故在光照充足的情形下可采用鋰電池存儲(chǔ)起來，便于夜晚或光照不足時(shí)使用電能。為了配合柔性太陽(yáng)能電池的使用，且兼具較高的比能量密度，因此具有高安全性長(zhǎng)壽命的柔性全固態(tài)薄膜鋰電成為首選。薄膜鋰電池主要由柔性基片、正極收集極、陰極、電解質(zhì)、陽(yáng)極、負(fù)極收集極、封裝保護(hù)層等組成，所有組成部分均為固態(tài)物質(zhì)。其工作原理與常規(guī)鋰離子電池相同，其中不同之處在于，固態(tài)薄膜鋰電池通過固態(tài)薄膜電解質(zhì)傳導(dǎo)鋰離子，不存在隔膜和電解液，因此更為安全可靠。此外，該電池功能薄膜層的特征厚度僅約10微米，具備更長(zhǎng)的循環(huán)壽命，更低的自放電率和更寬的環(huán)境溫度適應(yīng)性。

雖然美國(guó)專利US 4740431很早就提出了將薄膜太陽(yáng)能電池和薄膜電池集成的裝置，但是該專利局限于將薄膜太陽(yáng)能電池(主要是當(dāng)時(shí)較為流行p-i-n型硅基薄膜太陽(yáng)能電池)和薄膜鋰電池集成制作在一起(分別鍍制在襯底兩邊或在單面疊成鍍制，但使用整流接觸層隔開)，并沒有充分考慮兩個(gè)組件的工藝兼容性，也沒有體現(xiàn)出本發(fā)明中便攜式電源的柔性特點(diǎn)。

美國(guó)專利US 5644207和美國(guó)專利US 6608464 B1公開了一種太陽(yáng)能電池與固態(tài)聚合物電池貼合，再整體貼合到帶有電池充電管理電路的基板上的技術(shù)。這個(gè)集成的電源可以附著在房屋或某些結(jié)構(gòu)上。但是其所用固態(tài)聚合物電池，其壽命和柔性均受到限制，且整體貼合不利于便攜。

中國(guó)專利CN 100377467C較全面闡述了太陽(yáng)能電池與鋰電池結(jié)合作為野外作業(yè)電源包的設(shè)計(jì)理念，特別提到通過多種途徑給移動(dòng)電源供電，并具有多個(gè)規(guī)格的輸出接口，但該專利對(duì)儲(chǔ)能裝置描述僅限于鋰電池組，并沒有對(duì)其構(gòu)成詳加描述，且該移動(dòng)電源沒有柔性。

中國(guó)專利CN 202602352 U報(bào)道薄膜太陽(yáng)電池是由若干個(gè)功率為10W的Ascent Solar Mobile CIGS柔性薄膜太陽(yáng)能電池單元排列起來，所述專用鋰離子電池為 12V60Ah的磷酸鐵鋰電池組。該發(fā)明使用常規(guī)鋰離子電池，因而無法與薄膜型太陽(yáng)能電池組合成柔性的移動(dòng)電源整體，且顯著增加了移動(dòng)電源的重量。

發(fā)明內(nèi)容