一種采用柔性光伏發(fā)電材料的無源調(diào)壓折疊充電包的制作方法

本實用新型涉及柔性光伏發(fā)電材料在移動便攜發(fā)電應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種采用柔性光伏發(fā)電材料的無源調(diào)壓折疊充電包。

背景技術(shù)：

隨著新能源利用技術(shù)的不斷發(fā)展，太陽能發(fā)電技術(shù)日趨成熟，便攜、高效、靈活便捷是太陽能發(fā)電在移動發(fā)電應(yīng)用的主要特點。目前，移動新能源領(lǐng)域已初步嘗試太陽能發(fā)電應(yīng)用，如為移動數(shù)碼產(chǎn)品、手持設(shè)備充電，但限于產(chǎn)品功率較小、體積較大、質(zhì)量較重、輸出電源單一，并未廣泛應(yīng)用。

目前，光伏太陽能發(fā)電材料主要有晶硅、非晶硅、柔性等材料，由于材料特點及封裝工藝的不同，晶硅材料和大部分非晶硅材料制成的光伏電池芯片難以彎曲、折疊效果不佳、弱光條件發(fā)電不佳，且附加的封裝材料笨重、彎折壽命差。

現(xiàn)有的太陽能便攜充電產(chǎn)品，一般僅提供單一規(guī)格充電接口，電壓不能調(diào)節(jié)，只能為一種設(shè)備進(jìn)行充電，非常不靈活。有少數(shù)產(chǎn)品采用電壓調(diào)理電路進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)化，但是因電路自身的能源消耗及DC/DC電路轉(zhuǎn)化效率不高，導(dǎo)致整體充電效率降低，消耗了本來就不多的光伏發(fā)電。

綜上，傳統(tǒng)太陽能便攜充電產(chǎn)品，材料不能彎折、質(zhì)量大、輸出電源規(guī)格單一、所采用有源調(diào)壓電路功耗大、弱光條件發(fā)電效果差、封裝材料彎折壽命差等的不利因素，導(dǎo)致太陽能便攜發(fā)電產(chǎn)品使用效果不佳。因此材料的柔性、高效，封裝的可靠、長壽，輸出電壓的靈活、低耗等問題是現(xiàn)有技術(shù)的瓶頸。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種可彎曲、可折疊、封裝可靠、無源調(diào)壓的便攜太陽能充電裝置，解決傳統(tǒng)太陽能便攜發(fā)電產(chǎn)品攜帶不便、使用不便、易損壞等問題。

為解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供一種采用柔性光伏發(fā)電材料的無源調(diào)壓折疊充電包，其包括柔性光伏發(fā)電芯片，和無源調(diào)壓電路；多個所述柔性光伏發(fā)電芯片組接形成固定電壓輸出的標(biāo)準(zhǔn)組串；所述無源調(diào)壓電路使用無源開關(guān)對多個所述標(biāo)準(zhǔn)組串的串聯(lián)、和/或并聯(lián)級聯(lián)形式進(jìn)行調(diào)整，從而輸出不同電壓級別的電壓源。

其中，所述多個所述柔性光伏發(fā)電芯片組接形成固定電壓輸出的標(biāo)準(zhǔn)組串，是指：多個所述柔性光伏發(fā)電芯片通過串聯(lián)、和/或并聯(lián)方式組接，同一種組接方式所形成的標(biāo)準(zhǔn)組串的輸出電壓固定，不同的組接方式所形成的標(biāo)準(zhǔn)組串的輸出電壓相同或不同。

其中，所述柔性光伏發(fā)電芯片為預(yù)封裝的柔性光伏發(fā)電芯片；所述多個所述柔性光伏發(fā)電芯片通過串聯(lián)、和/或并聯(lián)方式組接時，是對預(yù)封裝的柔性光伏發(fā)電芯片進(jìn)行串聯(lián)、和/或并聯(lián)方式組接，再對所述預(yù)封裝后的柔性光伏發(fā)電芯片進(jìn)行二次封裝。

其中，所述柔性光伏發(fā)電芯片包括柔性薄膜銅銦鎵硒光伏發(fā)電芯片。

其中，所述預(yù)封裝的柔性薄膜銅銦鎵硒光伏發(fā)電芯片，采用超薄的不銹鋼帶作為襯底，其表面分別沉積背電極、銅銦鎵硒薄膜、緩沖層、前電極。

其中，進(jìn)行二次封裝后的所述柔性薄膜銅銦鎵硒光伏發(fā)電芯片，其結(jié)構(gòu)自上至下依次為ETFE、EVA、阻水膜、DNP、柔性薄膜銅銦鎵硒光伏發(fā)電芯片、DNP、阻水膜、EVA和防水布。

其中，采用2至5片所述柔性光伏發(fā)電芯片進(jìn)行組接，形成“5V級”或“12V級”的可確定電壓、電流、功率的標(biāo)準(zhǔn)組串。

其中，所述無源調(diào)壓電路，通過使用所述無源開關(guān)對多個相同或不同的所述標(biāo)準(zhǔn)組串的級聯(lián)形式進(jìn)行調(diào)整，形成輸出5V級、12V級、24V級、36V級等不同電壓級別的電壓源。

其中，所述柔性光伏發(fā)電芯片、及所述標(biāo)準(zhǔn)組串之間的級聯(lián)線纜采用銅合金/銀合金材料。

其中，所述柔性光伏發(fā)電芯片、及所述標(biāo)準(zhǔn)組串之間的級聯(lián)線纜采用合金導(dǎo)流編織帶。

本實用新型涉及一種采用柔性CIGS（銅銦鎵硒）光伏材料、可彎曲折疊、具有無源段位調(diào)壓功能太陽能折疊包產(chǎn)品，該產(chǎn)品可以應(yīng)用于無市電場景下直流設(shè)備的充電、供電，如數(shù)碼產(chǎn)品、便攜裝置、手持檢測設(shè)備等。本實用新型可提高光伏發(fā)電產(chǎn)品的便攜程度、經(jīng)濟(jì)高效地豐富了可支持電源接口的種類，改善了戶外、無市電場景下直流用電設(shè)備的適用條件。

附圖說明

圖1是本實用新型實施例的采用柔性光伏發(fā)電材料的無源調(diào)壓折疊充電包的示意圖。

圖2是本實用新型實施例的柔性光伏發(fā)電芯片組接形成標(biāo)準(zhǔn)組串的示意圖。

圖3是本實用新型實施例的柔性光伏發(fā)電芯片的封裝示意圖。

具體實施方式

為使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚、明確，以下參照附圖并舉實施例對本實用新型作進(jìn)一步闡述。

本實用新型的采用柔性光伏發(fā)電材料的無源調(diào)壓折疊充電包，最核心的特點是采用了無源段位調(diào)壓的電路設(shè)計，參見圖1和圖2所示，本實用新型實施例的該無源調(diào)壓折疊充電包，主要包括柔性光伏發(fā)電芯片，和無源調(diào)壓電路。其中，多個柔性光伏發(fā)電芯片組接形成固定電壓輸出的標(biāo)準(zhǔn)組串；無源調(diào)壓電路使用無源開關(guān)對多個所述標(biāo)準(zhǔn)組串的串聯(lián)、和/或并聯(lián)級聯(lián)形式進(jìn)行調(diào)整，從而輸出不同電壓級別的電壓源。

進(jìn)一步地，如圖2所示，每個標(biāo)準(zhǔn)組串是由多個柔性光伏發(fā)電芯片組接形成，通過對柔性光伏發(fā)電芯片進(jìn)行不同形式的串聯(lián)、和/或并聯(lián)連接，形成可確定電壓、電流、功率的標(biāo)準(zhǔn)組串。即，多個柔性光伏發(fā)電芯片通過串聯(lián)、和/或并聯(lián)方式組接時，同一種組接方式所形成的標(biāo)準(zhǔn)組串的輸出電壓固定，不同的組接方式所形成的標(biāo)準(zhǔn)組串的輸出電壓（電流、功率）可以不同，也可以相同。

通過上述的無源段位調(diào)壓的電路設(shè)計，不使用任何有功耗的電子元器件，完全避免了電壓調(diào)節(jié)過程中的能量損失；且電路設(shè)計簡單、可靠性高、抗干擾性好。

優(yōu)選地，柔性光伏發(fā)電芯片采用預(yù)封裝的柔性光伏發(fā)電芯片。預(yù)封裝的柔性光伏發(fā)電芯片之間進(jìn)行串聯(lián)、和/或并聯(lián)方式組接以后，再對其進(jìn)行二次封裝。

優(yōu)選地，本實用新型采用的柔性光伏發(fā)電芯片為柔性薄膜銅銦鎵硒（CIGS）光伏發(fā)電芯片。柔性CIGS銅銦鎵硒材料，是一種最新型的太陽能材料，最大特點是芯片可彎曲、弱光發(fā)電效果好。并且，采用柔軟的乙烯-四氟乙烯共聚物（ETFE）等非金屬材料對其進(jìn)行封裝后，可實現(xiàn)組件的柔性、彎曲、折疊的功能要求，封裝工藝可靠性高，同時封裝后組件總體質(zhì)量極輕。

優(yōu)選地，柔性光伏發(fā)電芯片產(chǎn)品內(nèi)部及標(biāo)準(zhǔn)組串之間的級聯(lián)線纜采用超低阻抗、耐彎折的合金導(dǎo)流編織帶，進(jìn)一步降低產(chǎn)品功耗，提高產(chǎn)品使用壽命。

以下將結(jié)合具體示例對本實用新型做進(jìn)一步描述。

本示例是基于銅銦鎵硒（CIGS）柔性太陽能發(fā)電材料、可折疊的封裝技術(shù)、模塊化級聯(lián)無源段位調(diào)壓電路設(shè)計綜合實現(xiàn)的。

首先，本示例中，采用模塊化級聯(lián)無源調(diào)壓電路進(jìn)行設(shè)計。其中，根據(jù)柔性CIGS光伏發(fā)電芯片的電氣性能，采用2~5片進(jìn)行級聯(lián)，形成“5V級”或“12V級”的常用電壓等級的可確定電壓、電流、功率的標(biāo)準(zhǔn)組串（相同電壓、電流、功率）。通過無源調(diào)壓電路進(jìn)行段位式的電壓調(diào)節(jié)，使用無源開關(guān)對多個標(biāo)準(zhǔn)組串進(jìn)行級聯(lián)形式調(diào)整，即，通過串、并聯(lián)開關(guān)電路控制多個串的串并聯(lián)關(guān)系，最終可形成輸出5V級、12V級、24V級、36V級等不同電壓級別的電壓源。

無源調(diào)壓電路采用機械聯(lián)動開關(guān)，可同時改變多個開關(guān)的連通、斷開狀態(tài)關(guān)系，以達(dá)到：當(dāng)多個標(biāo)準(zhǔn)組串串聯(lián)時系統(tǒng)輸出電壓倍增，當(dāng)多個標(biāo)準(zhǔn)組串并聯(lián)時系統(tǒng)電流倍增，從而實現(xiàn)調(diào)壓調(diào)流的功能。因開關(guān)不使用電路，故沒有能源損耗。

其次，本示例中使用的柔性薄膜CIGS光伏芯片，采用柔性、可彎曲的銅銦鎵硒（CIGS）作為光伏轉(zhuǎn)換材料，具有良好的發(fā)電效率；因其具有較寬的光伏響應(yīng)范圍，可在清晨、傍晚、陰雨天等弱光照下條件下發(fā)電。

再者，本示例中，使用預(yù)封裝過的柔性薄膜CIGS光伏發(fā)電芯片進(jìn)行級聯(lián)和二次封裝。通過預(yù)封裝光伏芯片進(jìn)行串并級聯(lián)的工藝設(shè)計，極大地降低了電氣連接過程中產(chǎn)生缺陷的風(fēng)險；二次封裝的工藝設(shè)計，使原始芯片也在一定程度上得到了更好的保護(hù)，增加了最終產(chǎn)品的耐候性和使用壽命。

具體地，本示例中使用的預(yù)封裝柔性薄膜CIGS光伏發(fā)電芯片，預(yù)封裝工藝采用超薄的不銹鋼帶（厚度約30微米）作為襯底，在其面分別沉積背電極、CIGS薄膜、緩沖層、前電極等，最終生產(chǎn)出高效、柔性的CIGS電池芯片。

進(jìn)一步地，在二次封裝過程采用了優(yōu)異的封裝材料和先進(jìn)的封裝技術(shù)，保證光伏充電裝置的可靠性及壽命。二次封裝后的柔性光伏發(fā)電產(chǎn)品自上至下依次為ETFE、EVA（乙烯-醋酸乙烯共聚物）、阻水膜、DNP（乙烯-辛烯共聚物）、ICI芯片、DNP、阻水膜、EVA和防水布。選擇的ETFE封裝材料具備抗紫外、高阻水等良好的耐候性；此外，前膜具備高透光性，防水布具備一定的機械強度，以保護(hù)電池片不受損傷。

此外，在二次封裝過程中，產(chǎn)品內(nèi)部的級聯(lián)線纜為銅合金/銀合金材料，該種材料具有低阻抗值、導(dǎo)電率優(yōu)秀，尤其在低電壓大電流電氣應(yīng)用時表現(xiàn)良好，降低能量在級聯(lián)傳導(dǎo)過程中的功耗。該種材料彈塑性優(yōu)良，滿足本實用新型可折疊、彎曲的應(yīng)用要求，改善了產(chǎn)品的使用體驗、提高了使用壽命。

綜上，本實用新型基于銅銦鎵硒（CIGS）柔性太陽能發(fā)電材料、可折疊的封裝技術(shù)提供了一種發(fā)電可靠、封裝可靠的發(fā)電單元；并通過模塊化級聯(lián)無源段位調(diào)壓電路設(shè)計，改變標(biāo)準(zhǔn)發(fā)電芯片組的外部級聯(lián)形式，實現(xiàn)產(chǎn)品輸出電壓的無源調(diào)節(jié)。

以上實施例僅用于對本實用新型進(jìn)行具體說明，其并不對本實用新型的保護(hù)范圍起到任何限定作用，本實用新型的保護(hù)范圍由權(quán)利要求確定。根據(jù)本領(lǐng)域的公知技術(shù)和本實用新型所公開的技術(shù)方案，可以推導(dǎo)或聯(lián)想出許多變型方案，所有這些變型方案，也應(yīng)認(rèn)為是本實用新型的保護(hù)范圍。