[发明专利]包括光伏器件的主包装

说明书

技术领域

本发明总体涉及包括用于将太阳能转换成能源的光伏器件的主包装，其中转换器件被集成于或附接到主包装。尤其是，本发明提供了一种否则将被丢弃的主包装的继续使用。

背景技术

缺乏电力供给和能源贫困是许多发展中国家的主要问题。在许多农村地区没有电网，尽管通常具有高水平的日射量，然而由于可支配收入通常较低并且太阳能电池板的前期成本高，以及并不总是能在本地找到金融支持，因此本地人无法负担光伏系统的成本。其他潜在的挑战涉及盗窃高价值的光伏离网系统和缺乏基于本地现场的维修能力。这些地区存在对例如照明、手机充电、无线电、制冷等的基础供给的需要。照明通常是由煤油灯提供。在较大的村庄、城镇或城市，移动电话充电所用的电通常是柴油发电机提供的。

在为偏远地区或未被国家电网系统服务的社区提供电力上，太阳能能够实现显著的进步。开发太阳能灯作为煤油灯的替代已经开始获得进展，带来了巨大的健康效益以及减少碳排放的环保优势。然而，太阳能的可用性被与太阳能供给的购买和管理相关的巨大的成本壁垒所阻碍，并且例如在非洲和亚洲的大量地区，甚至太阳能灯也并非是许多家庭负担得起的。

另一个障碍是将光伏系统分销到偏远农村地区。最常规的可商购的太阳能组件(例如基于硅或碲化镉(CdTe)薄膜模块的晶片)具有低于10Wp/Kg的峰值功率与重量比。这主要是由于保护易碎晶片和无机薄膜所需的玻璃密封和金属框架。将这种大、重、易碎且昂贵的太阳能模块分销到具有糟糕的道路状况的农村地区是物流和成本上的挑战。分销网络必须被建立起来，这构成了显著的商业挑战(以及因此的商业风险)。

传统的光伏系统最经常基于组装成光伏模块的硅晶片技术。这些太阳能模块被设计为数十年的工作寿命。常常将多个模块并联和/或串联连接到一起以提供更多的功率和合适的输出电压。除了材料的固有稳定性外，长工作寿命还通过使用玻璃板和高耐用背板的包装来实现。可以通过分离供进一步使用的材料来执行回收，但需要大量的处理。所涉及的过程是机械粉碎、化学溶解和分拣，所有这些都是能源消耗的活动。

在发展经济中，对于非耐用消费品来说，最小单位的分销已被证明是为企业赢得更大客户群的成功方式。一个例子是小袋(sachets)的使用，在开发市场中对于像卫生、健康和营养产品的许多快速消费品来说这是最小的负担得起的单位，并且已被证明是为接触消费金字塔底部的非常成功的媒介。

这一成功带来不同的挑战，原因是由每年消费的超过800亿小袋所产生的废弃物威胁到造成显著的环境问题。最近已开发出回收技术，该技术允许通过使用废弃小袋作为燃料来回收利用部分内在能量。然而，主要的挑战是缺乏用于收集或用于进一步利用废弃物的激励，一旦小袋的内容被消费就产生该废弃物。

另一个例子涉及以塑料瓶所供应的饮料的消费，饮料消费造成大约每年268000吨非生物降解的PET瓶，其中不到三分之一被回收并再循环。

类似的例子可以很容易地在有关纸张、纸板和铝金属薄片包装的处理上设想。

包装材料构成显著水平的内在能量。虽然简单的燃烧可以产生某些能量回收，然而生产和运输仍将显著有助于碳排放。

发明内容

有机光伏电池和模块

光伏电池包含吸收电磁辐射的光敏材料；被吸收的光子能量经由光伏效应转换成电能。太阳能电池是将阳光转换成电能的光伏电池。

近年来，随着社会寻找清洁能源发电技术，光伏电池—尤其是太阳能电池—的发展，已经吸引了相当大的关注。

太阳能电池具有包括透明电极、光敏层和背电极的层状结构形式。

在操作中，来自太阳的电磁辐射穿过前电极到达光敏层。在光敏层内，光子被吸收导致产生电子-空穴对。在光敏层内，电子-空穴对被分离，伴随着电子前往例如前电极的一个电极，以及空穴前往例如背电极的另一个电极。通常由专门设计的提取层来促进从半导体提取电荷载流子。电子提取层的示例是Cr、ZnO、TiOx等，空穴提取层的示例是MoO3、WOx、PEDOT:PSS、AgO、NiO。

典型地，背电极可以是反射性的。抗反射涂层可以被施加到透明前电极的表面上。

光伏器件可以由光伏电池形成并且光伏电池是最小的功能单元。多个光伏电池可以被组到一起以形成模块。太阳能模块是具有光敏区域尤其对阳光敏感的特别类型的模块。