[发明专利]太阳能汽车电源

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，尤其涉及一种高效柔性且定向散热性好的太阳能汽车电源。

背景技术

根据公安部交管局发布的最新数据，截至2013年底，全国民用汽车保有量已达到1.37亿辆，全国有31个城市的汽车数量超过100万辆。其中北京、上海和天津的汽车分别为530，247.49和258.9万辆。急剧增多的汽车不仅消耗了许多不可再生的石油资源，而且排放了大量碳氢化合物、氮氧化合物、一氧化碳、二氧化硫、含铅化合物、苯丙芘及固体颗粒物等污染物，是PM 2.5污染源之一，因此很多交通工具厂商对太阳能电池等清洁能源的需求非常强烈。

虽然日本本田汽车公司早在1996年就成功研制出太阳能电池驱动的Honda Dream汽车，其时速达每小时85公里。但是由于太阳能电池效率较低和电池成本很高等因素限制，不能满足普通人的日常生活，因此太阳能电池一般作为汽车尤其是电动汽车的辅助电源。中国专利ZL03278117.2和CN1794472 A公布了太阳能电池天窗及其制造方法，专利CN103700717 A则发明了一种基于半透明硅基太阳能电池的薄膜太阳能光伏汽车挡风玻璃组件。这些专利只是涉及集成于汽车的天窗和挡风玻璃上的半透明硅基薄膜太阳能电池，其光电转换效率低，不是理想的清洁能源。

随着半导体外延技术和电池加工工艺的进步，基于多结III-V族半导体太阳能电池在聚光情况下的光电转换效率已经达到40%以上，有望实现太阳能电池作为动力电源的电动汽车。瑞士哈耶克工程股份公司在中国申请的实用新型专利CN202115372U涉及了一种太阳能电池作为主要动力的电动汽车，其中采用了聚光光伏系统，即包含多结半导体结构和光集中器阵列的复杂光伏器件阵列，其成本高昂而且对阳光入射角度要求苛刻，阳光垂直于电池板时电池工作性能最佳，否则电池效率急剧下降。

本公司之前申请的专利，公布号为CN103258913的一种Ⅲ-Ⅴ族化合物电子器件的制备方法，公开了太阳能电池包括器件层和背衬层，该背衬层包括与器件层粘结的金属层以及粘附于金属层上的导热背衬层，然而，金属层以及导热背衬层虽都具有一定的导热性，但是对于直接贴附在汽车外壳上的太阳能电池来说，对其散热性有更高的要求，尤其是在夏季烈日暴晒时，车体内的温度会升至很高。

由于汽车车载电器及其发动机运行时耗电量较高，车体实际可负载太阳能电池发电的表面积有限，所以必需高效太阳能电池才能对续航能力的增加起到实质性作用。一般的非晶硅电池和铜铟镓硒（CIGS）等柔性薄膜太阳能电池的效率分别在5%-8%和11％-14%之间，不能满足实时高效供电要求。

发明内容                                

为此，本发明所要解决的技术问题在于现有太阳能汽车电源光电转换效率低、弱光性能差、广角采光差、散热性能差，从而提出一种高效柔性并具有散热功能的GaAs基太阳能汽车电源。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种太阳能汽车电源，包括太阳能电池组和外围电路，太阳能电池组沿车身的外侧铺设，由一个或多个GaAs基的太阳能电池单元串联和/或并联构成，其中每个太阳能电池单元包括能吸收阳光并产生电能的器件层、器件层上方设置的金属电极层以及器件层下方设置的由金属层和导热背衬层构成的背衬层；外围电路与所述太阳能电池组电连接，包括控制电路。

作为优化，外围电路还包括能实时显示太阳能汽车电源工作状态信息的液晶屏，液晶屏与每一块太阳能电池单元以及控制电路电连接。

作为优化，控制电路包括电压电流控制芯片、旁路开关以及阻塞二极管，阻塞二极管的正极连接一个太阳能电池、负极连接蓄电池，电压电流控制芯片通过旁路开关连接到太阳能电池和阻塞二极管正极之间，控制太阳能电池回路的导通或断开。

作为优化，控制电路还包括稳压二极管，稳压二极管的负极与太阳能电池连接、正极与阻塞二极管的正极连接。

作为优化，还包括最大功率点跟踪器，最大功率点跟踪器与太阳能电池、液晶屏和电压电流控制芯片分别连接。

作为优化，太阳能电池单元中，在所述背衬层的外侧设置有定向导热层，定向导热层上包括沿一个或多个方向延伸的若干导热丝，导热丝连接外部的散热装置。

作为优化，导热丝包括金属丝或碳纤维或其组合。

作为优化，定向导热层为由横向和纵向的金属丝、碳纤维或其组合构成的导热织物。