一種太陽(yáng)能電池與輕便儲(chǔ)能設(shè)備的集成組件及其控制方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種太陽(yáng)能電池與輕便儲(chǔ)能設(shè)備結(jié)合的智能集成組件，所述集成組件由智能控制器、太陽(yáng)能電池封裝組件構(gòu)成；所述太陽(yáng)能電池封裝組件包括依次連接的透明導(dǎo)電玻璃、太陽(yáng)能電池、粘合材料以及導(dǎo)電背板和儲(chǔ)能設(shè)備，或者包括依次連接的柔性襯底、太陽(yáng)能電池、粘合層和儲(chǔ)能設(shè)備。其控制方法包括以下步驟：智能控制器判斷太陽(yáng)能電池提供的電量是否大于需求電量；如果大于，則智能控制器控制太陽(yáng)能電池給用電設(shè)備供電；多余部分給該儲(chǔ)能設(shè)備充電；如果不大于，由太陽(yáng)能電池和儲(chǔ)能設(shè)備同時(shí)給用電設(shè)備供電。本發(fā)明可以根據(jù)實(shí)際的用電要求，可以組裝成不同面積；不需要再配備蓄電池，用戶直接接線就可以使用。
【專利說明】一種太陽(yáng)能電池與輕便儲(chǔ)能設(shè)備的集成組件及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及太陽(yáng)能電池應(yīng)用領(lǐng)域，具體地說是一種太陽(yáng)能電池及儲(chǔ)能設(shè)備集成的 智能組件及其能夠?qū)崿F(xiàn)智能供電的控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 電池組件已廣泛的應(yīng)用于電站，幕墻，路燈，草坪燈等方面，但是，目前市場(chǎng)所銷售 的組件都需要安裝蓄電池和額外的控制電路，體積龐大，且不利于安裝，或者是只能在陽(yáng)光 充足的條件下使用，無(wú)法實(shí)現(xiàn)全天候的使用。
[0003] 另外，現(xiàn)有的晶體硅太陽(yáng)能電池或者硅薄膜太陽(yáng)能組件供電方式儲(chǔ)電方式單一， 無(wú)法實(shí)現(xiàn)合理的電能分配，也沒有全天候，無(wú)需人工干預(yù)的供電能力，這給小型用戶帶來(lái)了 極大的不便。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種集成的太陽(yáng)能電池應(yīng)用的智能組件。
[0005] 本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是：一種太陽(yáng)能電池與輕便儲(chǔ)能設(shè)備結(jié) 合的智能集成組件，所述集成組件包括智能控制器和太陽(yáng)能電池封裝組件；所述太陽(yáng)能電 池封裝組件包括依次連接的透明導(dǎo)電玻璃、太陽(yáng)能電池、粘合材料以及導(dǎo)電背板和儲(chǔ)能設(shè) 備，或者包括依次連接的太陽(yáng)能電池、柔性襯底、粘合層和儲(chǔ)能設(shè)備；智能控制器分別與太 陽(yáng)能電池、儲(chǔ)能設(shè)備連接，用于控制太陽(yáng)能電池和儲(chǔ)能設(shè)備充放電。
[0006] 所述太陽(yáng)能電池可以是單晶硅太陽(yáng)能電池、多晶硅太陽(yáng)能電池、硅薄膜太陽(yáng)能電 池、CIGS太陽(yáng)能電池、晶硅電池、硅薄膜電池、銅銦鎵硒、銅鋅錫硫、碲化鎘、有機(jī)太陽(yáng)能電 池、染料敏化電池、量子點(diǎn)電池或以上任何幾種的復(fù)合型電池。
[0007] 所述儲(chǔ)能設(shè)備包括鋰離子電池、超級(jí)電容、薄膜鋰離子電池。
[0008] 所述儲(chǔ)能設(shè)備為2個(gè)。
[0009] -種太陽(yáng)能電池與輕便儲(chǔ)能設(shè)備的集成組件控制方法，包括如下步驟：
[0010] 當(dāng)外部用電設(shè)備需要供電時(shí)，智能控制器判斷太陽(yáng)能電池提供的電量是否大于需 求電量；
[0011] 如果大于，依次判斷多個(gè)儲(chǔ)能設(shè)備是否充滿電；如果多個(gè)儲(chǔ)能設(shè)備都充滿電，則智 能控制器控制太陽(yáng)能電池給用電設(shè)備供電；如果某個(gè)儲(chǔ)能設(shè)備未充滿電，智能控制器控制 太陽(yáng)能電池給用電設(shè)備供電，并將多余部分給該儲(chǔ)能設(shè)備充電；
[0012] 如果不大于，則判斷太陽(yáng)能電池是否能給用電設(shè)備提供部分電量；如果能，則依次 判斷多個(gè)儲(chǔ)能設(shè)備是否能給用電設(shè)備提供部分電量；如果某個(gè)儲(chǔ)能設(shè)備能提供部分電量， 則由太陽(yáng)能電池和該儲(chǔ)能設(shè)備同時(shí)給用電設(shè)備供電；如果某個(gè)儲(chǔ)能設(shè)備能夠提供所需電 量，則由該儲(chǔ)能設(shè)備供電；如果多個(gè)儲(chǔ)能設(shè)備均不能供電，則對(duì)用電設(shè)備停止供電。
[0013] 當(dāng)外部用電設(shè)備不需要供電時(shí)，則判斷太陽(yáng)能電池的供電電壓是否足夠；如果足 夠，則智能控制器依次判斷多個(gè)儲(chǔ)能設(shè)備是否已充滿電，并控制太陽(yáng)能電池對(duì)未充滿電的 儲(chǔ)能設(shè)備依次充電。
[0014] 本發(fā)明具有以下有益效果及優(yōu)點(diǎn)：
[0015] 1.本發(fā)明可以根據(jù)實(shí)際的用電要求，可以組裝成不同面積。
[0016] 2.本發(fā)明不需要再配備蓄電池，用戶直接接線就可以使用。
[0017] 3.本發(fā)明集太陽(yáng)能發(fā)電、轉(zhuǎn)換與存儲(chǔ)于一體，可以實(shí)現(xiàn)智能供電；根據(jù)光照情況 智能實(shí)現(xiàn)給用電設(shè)備的供電，同時(shí)實(shí)現(xiàn)給自身的充電。保證全天候無(wú)間斷的電力供給，而不 需要用戶對(duì)于該智能組件做任何的認(rèn)為的干預(yù)，
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018] 圖1為本發(fā)明的硬件邏輯連接圖；
[0019] 圖2為本發(fā)明的集成組件工作流程圖；
[0020] 圖3為本發(fā)明的集成組件(制備在玻璃襯底上）結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021] 圖4為本發(fā)明的集成組件(制備在柔性襯底上）結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0022] 其中，1.柔性襯底，2.粘合層，3.透明導(dǎo)電玻璃，4.薄膜太陽(yáng)能電池，5.刻劃線， 6.電極，7.粘合材料以及導(dǎo)電背板，8.儲(chǔ)能設(shè)備，9.封裝邊框，10.封裝背板，11.智能控制 器，12.電纜線。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0024] 本發(fā)明使用太陽(yáng)能電池作為太陽(yáng)能發(fā)電核心；超薄超輕型電能轉(zhuǎn)換和儲(chǔ)存設(shè)備作 為儲(chǔ)電設(shè)備；和一個(gè)智能控制器用于控制該集成組件實(shí)現(xiàn)智能供電。
[0025] 太陽(yáng)能電池可以是以下任何一種：以剛性玻璃或者柔性襯底為基底的太陽(yáng)能電 池，其中柔性襯底可以是：金屬薄膜(如不銹鋼箔、鋁箔等)、高分子材料薄膜等。太陽(yáng)能電池 作為發(fā)電的核心，包括晶硅電池、硅薄膜電池(單結(jié)，多結(jié))，銅銦鎵硒、銅鋅錫硫、碲化鎘、有 機(jī)電池、染料敏化電池、量子點(diǎn)電池或以上任何幾種的復(fù)合型電池等)。超薄(厚度不超過2 毫米，最好是小于1毫米或更?。┏p型(單位面積重量小于〇. 5g/cm2,最好是小于0. 2g/ cm2或更?。╇娔苻D(zhuǎn)換和儲(chǔ)存設(shè)備的功能是把太陽(yáng)能電池的過剩電能轉(zhuǎn)換成其它形式的能 量并儲(chǔ)存起來(lái)，等需要時(shí)在以電能形式釋放出來(lái)。其中，儲(chǔ)能設(shè)備8是冗余結(jié)構(gòu)的，具體器 件可以是以下任何一種：可充電儲(chǔ)能設(shè)備如鋰離子電池、薄膜鋰電池、薄膜鎳鎘電池、固態(tài) 薄膜鋰離子電池、超級(jí)電容或者任何可以制備成輕便超薄的儲(chǔ)能設(shè)備，上述電池或超級(jí)電 容等儲(chǔ)能材料可以被直接制備或固定在太陽(yáng)能電池背面。
[0026] 如圖1所示，該智能組件將輕便儲(chǔ)能設(shè)備(鋰電池、超級(jí)電容、或制備在太陽(yáng)能電 池背面的可充電電池、或制備在太陽(yáng)能電池4背面的固態(tài)薄膜可充電電池)，通過智能控制 器11與薄膜太陽(yáng)能電池4整合封裝到一起。其中，太陽(yáng)能電池可以是晶體硅太陽(yáng)能電池、 硅薄膜太陽(yáng)能電池、銅銦鎵硒電池、銅鋅錫硫電池、碲化鎘電池、有機(jī)太陽(yáng)能電池、染料敏化 電池、量子點(diǎn)電池或以上任何幾種的復(fù)合型電池；儲(chǔ)電設(shè)備可以是鋰離子電池，超級(jí)電容， 薄膜鋰離子電池以及任何可以制備成輕便超薄的儲(chǔ)能設(shè)備。本實(shí)施例中太陽(yáng)能電池4采用 硅薄膜太陽(yáng)能電池。
[0027] 智能控制器11采用ARM單片機(jī)，智能控制器的一對(duì)輸入端與薄膜太陽(yáng)能電池 4引 出的電極連接，其它兩對(duì)輸入端分別與對(duì)應(yīng)的2個(gè)儲(chǔ)能設(shè)備8 (儲(chǔ)能設(shè)備8-1和儲(chǔ)能設(shè)備 8-2 )的電極連接，其連接均采用電纜；智能控制器11還連有插頭用于給外部設(shè)備供電。多 個(gè)用作儲(chǔ)能設(shè)備的電池或超級(jí)電容可以疊加并固定在一起，進(jìn)而可以通過用作儲(chǔ)能設(shè)備的 電池和超級(jí)電容個(gè)數(shù)來(lái)調(diào)整儲(chǔ)能容量，即多個(gè)電池或超級(jí)電容串聯(lián)作為一個(gè)儲(chǔ)能設(shè)備，最 終構(gòu)成2個(gè)儲(chǔ)能設(shè)備。
[0028] 如圖4所示，智能控制器執(zhí)行智能供電，實(shí)現(xiàn)如下功能：（1)自動(dòng)給儲(chǔ)能設(shè)備充電， 充滿之后可以自動(dòng)切斷；（2)光照情況良好則通過太陽(yáng)能電池4給供電設(shè)備供電，同時(shí)給儲(chǔ) 能設(shè)備充電；（3)光照情況不佳則可以通過太陽(yáng)能電池4和冗余儲(chǔ)能設(shè)備給用電設(shè)備供電； (4)無(wú)光情況則由冗余儲(chǔ)能設(shè)備給設(shè)備供電。
[0029] 對(duì)于用電設(shè)備如帳篷，草坪燈，信號(hào)燈等，智能控制器會(huì)檢測(cè)太陽(yáng)能電池當(dāng)前發(fā)電 的電量，判斷太陽(yáng)能電池提供給用電設(shè)備的電力是否大于需求，如果大于，則由智能控制器 控制太陽(yáng)能電池給用電設(shè)備供電，剩余的部分則用于給超薄儲(chǔ)能設(shè)備充電(光照強(qiáng)情況）； 如果低于設(shè)備用電需求，則智能控制器控制儲(chǔ)能設(shè)備給用電設(shè)備提供部分電力，實(shí)現(xiàn)太陽(yáng) 能電池和儲(chǔ)能設(shè)備的共同供電(光照弱情況)，若太陽(yáng)能電池?zé)o法提供電力，則由儲(chǔ)能設(shè)備 單獨(dú)提供電力，其中一塊儲(chǔ)能設(shè)備電力用完則切換另外一塊儲(chǔ)能設(shè)備(黑暗情況)，儲(chǔ)能設(shè) 備的儲(chǔ)電量，以及太陽(yáng)能電池的發(fā)電量將更根據(jù)實(shí)際情況來(lái)設(shè)計(jì)，以保障電力的不間斷供 給。
[0030] 實(shí)施例（一）
[0031] 如圖2所示的本實(shí)施例中，太陽(yáng)能電池4引出電極6,刻劃線5用于將薄膜電池串 聯(lián)起來(lái)，粘合材料以及導(dǎo)電背板7中的粘合材料用于粘合儲(chǔ)能設(shè)備和太陽(yáng)能電池，邊框9用 于封裝組件，封裝背板7采用用于封裝集成組件的背板材料，智能控制器11固定于封裝背 板7上，并連接有電纜線11用于供電。
[0032] 其制備方法如下：
[0033] (1)在透明導(dǎo)電玻璃上制備太陽(yáng)能電池4，（ 2 )焊接銀柵電極6引線，（3 )用粘合材 料將太陽(yáng)能電池4與導(dǎo)電背板材料層壓，（4)在導(dǎo)電背板材料上制備各功能材料層（a.正極 集電極層，b.正極材料層，c.隔膜層，d.負(fù)極材料層，e.負(fù)極)，制成薄膜鋰離子電池；或者 在導(dǎo)電背板材料上制備電解質(zhì)薄膜和電極，制成固態(tài)薄膜鋰離子電池，根據(jù)需要，可以以堆 疊的方式自備若干層固態(tài)薄膜鋰離子電池，或者制備薄的超級(jí)電容其堆疊起來(lái)以調(diào)節(jié)儲(chǔ)能 設(shè)備的電容量，以滿足用戶需求，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)電池的雙冗余結(jié)構(gòu)，（5)將智能控制器11與太 陽(yáng)能電池以及儲(chǔ)能設(shè)備連接，（6)封裝。
[0034] 實(shí)施例（二）
[0035] 如圖3所示，本實(shí)施例的粘合層2用于粘合柔性襯底和超薄儲(chǔ)能設(shè)備，邊框9用于 封裝組件，封裝背板7采用用于封裝集成組件的背板材料，智能控制器11固定于封裝背板 7上，并連接有電纜線11用于供電。
[0036] 其制備方法如下：
[0037] (1)在柔性襯底1 (不透明襯底：包括不銹鋼，鋁箔，聚酯膜等）正面制備太陽(yáng)能電 池4,制備銀柵電極，（2)在柔性襯底1背面制備超薄輕便的儲(chǔ)能設(shè)備8,（薄膜鋰離子電池， 固態(tài)薄膜鋰離子電池，或者是超級(jí)電容)，這些儲(chǔ)能設(shè)備是堆疊結(jié)構(gòu)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能設(shè)備的 雙冗余結(jié)構(gòu)。（3)使用粘合劑將超薄輕便儲(chǔ)能設(shè)備與柔性襯底粘合。（4)將智能控制器11 與太陽(yáng)能電池引出的電極以及儲(chǔ)能設(shè)備連接，（6)封裝。
【權(quán)利要求】
1. 一種太陽(yáng)能電池與輕便儲(chǔ)能設(shè)備結(jié)合的智能集成組件，其特征在于：所述集成組件 包括智能控制器（11)和太陽(yáng)能電池封裝組件；所述太陽(yáng)能電池封裝組件包括依次連接的 透明導(dǎo)電玻璃（3)、太陽(yáng)能電池（4)、粘合材料以及導(dǎo)電背板（7)和儲(chǔ)能設(shè)備（8)，或者包括 依次連接的太陽(yáng)能電池（4 )、柔性襯底（1)、粘合層（2 )和儲(chǔ)能設(shè)備（8 );智能控制器（11)分 別與太陽(yáng)能電池（4)、儲(chǔ)能設(shè)備（8)連接，用于控制太陽(yáng)能電池（4)和儲(chǔ)能設(shè)備（8)充放電。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽(yáng)能電池與輕便儲(chǔ)能設(shè)備的集成組件，其特征在于： 所述太陽(yáng)能電池可以是單晶硅太陽(yáng)能電池、多晶硅太陽(yáng)能電池、硅薄膜太陽(yáng)能電池、CIGS太 陽(yáng)能電池、晶硅電池、硅薄膜電池、銅銦鎵硒、銅鋅錫硫、碲化鎘、有機(jī)太陽(yáng)能電池、染料敏化 電池、量子點(diǎn)電池或以上任何幾種的復(fù)合型電池。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽(yáng)能電池與輕便儲(chǔ)能設(shè)備的集成組件，其特征在于： 所述儲(chǔ)能設(shè)備（8)包括鋰離子電池、超級(jí)電容、薄膜鋰離子電池。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽(yáng)能電池與輕便儲(chǔ)能設(shè)備的集成組件，其特征在于： 所述儲(chǔ)能設(shè)備（8)為2個(gè)。
5. -種太陽(yáng)能電池與輕便儲(chǔ)能設(shè)備的集成組件控制方法，其特征在于包括如下步驟： 當(dāng)外部用電設(shè)備需要供電時(shí)，智能控制器（11)判斷太陽(yáng)能電池（4)提供的電量是否大 于需求電量； 如果大于，依次判斷多個(gè)儲(chǔ)能設(shè)備是否充滿電；如果多個(gè)儲(chǔ)能設(shè)備都充滿電，則智能控 制器（11)控制太陽(yáng)能電池（4)給用電設(shè)備供電；如果某個(gè)儲(chǔ)能設(shè)備未充滿電，智能控制器 (11)控制太陽(yáng)能電池（4)給用電設(shè)備供電，并將多余部分給該儲(chǔ)能設(shè)備充電； 如果不大于，則判斷太陽(yáng)能電池（4)是否能給用電設(shè)備提供部分電量；如果能，則依次 判斷多個(gè)儲(chǔ)能設(shè)備是否能給用電設(shè)備提供部分電量；如果某個(gè)儲(chǔ)能設(shè)備能提供部分電量， 則由太陽(yáng)能電池（4)和該儲(chǔ)能設(shè)備同時(shí)給用電設(shè)備供電；如果某個(gè)儲(chǔ)能設(shè)備能夠提供所需 電量，則由該儲(chǔ)能設(shè)備供電；如果多個(gè)儲(chǔ)能設(shè)備均不能供電，則對(duì)用電設(shè)備停止供電。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種太陽(yáng)能電池與輕便儲(chǔ)能設(shè)備的集成組件控制方法，其特 征在于： 當(dāng)外部用電設(shè)備不需要供電時(shí)，則判斷太陽(yáng)能電池（4)的供電電壓是否足夠；如果足 夠，則智能控制器（11)依次判斷多個(gè)儲(chǔ)能設(shè)備是否已充滿電，并控制太陽(yáng)能電池（4)對(duì)未 充滿電的儲(chǔ)能設(shè)備依次充電。
【文檔編號(hào)】H02S10/20GK104143950SQ201310167645
【公開日】2014年11月12日 申請(qǐng)日期:2013年5月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月8日
【發(fā)明者】劉生忠, 李 燦, 張玉華, 王書博, 秦?zé)? 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所, 陜西師范大學(xué)