[发明专利]薄膜型光伏充电装置

说明书

技术领域

本发明涉及光伏充电装置，特别涉及用于移动电子设备的薄膜型光伏充电装置。

背景技术

自从智能手机(Smartphone)问世以来，各种无线通信模块、导航模块、光、热、声、电、力、温等传感器(Sensor)被集成进来。同时基于这些硬件功能模块开发出来的全新的应用程序和软件正在极大地改变人们的生活方式和思维方式。智能手机已经成为人们采集、接受、传输、处理、存储信息流的最重要工具。当智能手机的功能越来越强大的时候，手机的能耗也在不断增加。另一方面，目前化学电池技术的储能密度没有增加，在不增加体积的条件下，手机化学电池的能量也无法增加。因此需要对智能手机更加频繁地充电，普遍的需要每天充电1次以上。这一问题严重限制智能手机的便携性。

针对这一问题，目前有如下几种解决方案：1)携带足够大容量的化学电池模块。2)无线微波充电，这需要有专门的微波发射装置，而且对人体健康是否有伤害还没有定论。3)光伏充电。因为光资源具有最大的普遍性，且不需要额外的能量发射装置，所以具有其它两种方式不可比拟的优越性。

然而，现在的光伏充电器一般都是配备额外的蓄电池作为缓冲，且是和手机独立的设备，只能在较强的太阳光条件才能对对手机进行充电。这些因素极大削弱了手机光伏充电的便利性，限制了其广泛应用。

另外，对移动电子设备充电要求电压稳定在一定范围内。对光伏电池而言，输出电压和光强的一级近似关系是对数关系：V_oc＝V_Tln(J_ph/J_o)。其中V_oc是电池开路输出电压，V_T在室温条件下(25℃)为0.026V，J_ph是光电流密度(和光照强度成正比)，J_o是电池暗电流密度。以砷化镓电池为例，在一个标准太阳光强度AM1.5G(指地平面和太阳光成近45度角的光照强度)条件下，电池的输出电压是1.0V。在室内照明灯照射条件下，电池的输出电压只有0.2V。因此，需要解决在不同的光照条件下稳定光伏电池的输出电压的问题。为了稳定电池输出电压，目前最为普遍的稳压和电压转换技术是采用脉冲宽度调制技术。这类技术一般要用大电感元件或大电容元件，难以做成薄膜结构，难以满足薄膜充电器的要求。

因此，目前迫切需要一种能够在各种照明光照条件(直射太阳光、漫反射太阳光、各种人造灯源等)下稳定工作的薄膜型光伏充电装置，其能够直接贴附于移动电子设备上，实现移动电子设备的即时充电，并且，其工作条件是：1)主要利用人眼可见波段(400nm-800nm)的光；2)可以在很宽的光强范围内工作，例如在直射太阳光下工作或者在室内照明灯下工作。以一个直射太阳光(太阳光线与电池表面垂直)的光照强度AM1.5G为标准单位，室内照明灯发出的光就只有大约1/1000个标准单位，光强变化为10000倍。

发明内容

本发明旨在提供一种高效率的、通用的、便携的，适用于各种光照环境的薄膜型光伏充电装置，为各种移动电子设备提供电能，大大减小设备所需的有线充电次数，或者完全免除电子设备的有线充电，成为一个真正能源独立的电子设备。

为此，本发明提出一种薄膜型光伏充电装置，包括：柔性薄膜衬底，其构造用于粘附至移动电子设备的表面；薄膜型光伏电池组件，其在柔性薄膜衬底上形成，用于利用光伏效应产生电能；和薄膜型稳压电路模块，其在柔性薄膜衬底上形成，与薄膜型光伏电池组件电连接，用于控制薄膜型光伏电池组件的输出电压。

本发明的薄膜型光伏充电装置作为即贴即用的薄膜，能够方便地贴附于移动电子设备的表面，并且能够在不同的光照强度下输出稳定的电压，实现各类移动电子设备的能源独立。

根据本发明的一个实施例，所述薄膜型光伏电池组件包括多个电池单元，所述薄膜型稳压电路模块包括开关矩阵，所述开关矩阵配置为根据薄膜型光伏电池组件中的单个电池单元的输出电压的大小来确定所述多个电池单元之间的电连接关系，从而使整个薄膜型光伏电池组件输出稳定的电压。

根据本发明的一个实施例，所述薄膜型稳压电路模块还包括模拟数字转换器和编码转换器，所述模拟数字转换器连接至所述薄膜型光伏电池组件中的一个电池单元，用于采集所述电池单元的电压信号并将其转换成数字信号输入到编码转换器，所述编码转换器根据所述电压信号产生对应的一组编码，以触发开关矩阵，从而确定各个电池单元之间的电连接关系。