太陽能汽車電源的制作方法
【專利摘要】一種太陽能汽車電源，屬于太陽能電池【技術(shù)領(lǐng)域】，包括太陽能電池組和外圍電路，太陽能電池組沿車身的外側(cè)鋪設(shè)，由一個(gè)或多個(gè)GaAs基的太陽能電池單元串聯(lián)和/或并聯(lián)構(gòu)成，其中每個(gè)太陽能電池單元包括器件層、器件層上方設(shè)置的金屬電極層以及器件層下方設(shè)置的由金屬層和導(dǎo)熱背襯層構(gòu)成的背襯層；外圍電路與太陽能電池組電連接，包括控制電路。本實(shí)用新型是一種高效柔性太陽能電池，解決了現(xiàn)有太陽能汽車電源光電轉(zhuǎn)化效率低、弱光性能差、廣角采光差、散熱性能差、不夠柔軟且重量較重等問題，能完美集成在汽車表面，另外，在夏季烈日暴曬時(shí)能很好的散熱，以避免車體內(nèi)溫度過高。還適用于公交車、大巴車、建筑物頂部以及朝陽窗簾上。
【專利說明】太陽能汽車電源

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及太陽能電池【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種高效柔性且定向散熱性好的太陽能汽車電源。

【背景技術(shù)】
[0002]根據(jù)公安部交管局發(fā)布的最新數(shù)據(jù)，截至2013年底，全國民用汽車保有量已達(dá)到1.37億輛，全國有31個(gè)城市的汽車數(shù)量超過100萬輛。其中北京、上海和天津的汽車分別為530,247.49和258.9萬輛。急劇增多的汽車不僅消耗了許多不可再生的石油資源，而且排放了大量碳?xì)浠衔?、氮氧化合物、一氧化碳、二氧化硫、含鉛化合物、苯丙芘及固體顆粒物等污染物，是？1 2.5污染源之一，因此很多交通工具廠商對(duì)太陽能電池等清潔能源的需求非常強(qiáng)烈。
[0003]雖然日本本田汽車公司早在1996年就成功研制出太陽能電池驅(qū)動(dòng)的！10??！也01*6^1汽車，其時(shí)速達(dá)每小時(shí)85公里。但是由于太陽能電池效率較低和電池成本很高等因素限制，不能滿足普通人的日常生活，因此太陽能電池一般作為汽車尤其是電動(dòng)汽車的輔助電源。中國專利2103278117.2和⑶1794472八公布了太陽能電池天窗及其制造方法，專利⑶103700717八則發(fā)明了一種基于半透明硅基太陽能電池的薄膜太陽能光伏汽車擋風(fēng)玻璃組件。這些專利只是涉及集成于汽車的天窗和擋風(fēng)玻璃上的半透明硅基薄膜太陽能電池，其光電轉(zhuǎn)換效率低，不是理想的清潔能源。
[0004]隨著半導(dǎo)體外延技術(shù)和電池加工工藝的進(jìn)步，基于多結(jié)III；族半導(dǎo)體太陽能電池在聚光情況下的光電轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)達(dá)到40%以上，有望實(shí)現(xiàn)太陽能電池作為動(dòng)力電源的電動(dòng)汽車。瑞士哈耶克工程股份公司在中國申請(qǐng)的實(shí)用新型專利⑶2021153721涉及了一種太陽能電池作為主要?jiǎng)恿Φ碾妱?dòng)汽車，其中采用了聚光光伏系統(tǒng)，即包含多結(jié)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)和光集中器陣列的復(fù)雜光伏器件陣列，其成本高昂而且對(duì)陽光入射角度要求苛刻，陽光垂直于電池板時(shí)電池工作性能最佳，否則電池效率急劇下降。
[0005]本公司之前申請(qǐng)的專利，公布號(hào)為⑶103258913的一種II1- V族化合物電子器件的制備方法，公開了太陽能電池包括器件層和背襯層，該背襯層包括與器件層粘結(jié)的金屬層以及粘附于金屬層上的導(dǎo)熱背襯層，然而，金屬層以及導(dǎo)熱背襯層雖都具有一定的導(dǎo)熱性，但是對(duì)于直接貼附在汽車外殼上的太陽能電池來說，對(duì)其散熱性有更高的要求，尤其是在夏季烈日暴曬時(shí)，車體內(nèi)的溫度會(huì)升至很高。
[0006]由于汽車車載電器及其發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)耗電量較高，車體實(shí)際可負(fù)載太陽能電池發(fā)電的表面積有限，所以必需高效太陽能電池才能對(duì)續(xù)航能力的增加起到實(shí)質(zhì)性作用。一般的非晶硅電池和銅銦鎵硒等柔性薄膜太陽能電池的效率分別在5%-8%和11% -14%之間，不能滿足實(shí)時(shí)高效供電要求。
[0007]實(shí)用新型內(nèi)容
[0008]為此，本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題在于現(xiàn)有太陽能汽車電源光電轉(zhuǎn)換效率低、弱光性能差、廣角采光差、散熱性能差，從而提出一種高效柔性并具有散熱功能的(?八8基太陽能汽車電源。
[0009]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供如下技術(shù)方案:
[0010]一種太陽能汽車電源，包括太陽能電池組和外圍電路，太陽能電池組沿車身的外偵觸設(shè)，由一個(gè)或多個(gè)基的太陽能電池單元串聯(lián)和/或并聯(lián)構(gòu)成，其中每個(gè)太陽能電池單元包括能吸收陽光并產(chǎn)生電能的器件層、器件層上方設(shè)置的金屬電極層以及器件層下方設(shè)置的由金屬層和導(dǎo)熱背襯層構(gòu)成的背襯層；外圍電路與所述太陽能電池組電連接，包括控制電路。
[0011]作為優(yōu)化，外圍電路還包括能實(shí)時(shí)顯示太陽能汽車電源工作狀態(tài)信息的液晶屏，液晶屏與每一塊太陽能電池單元以及控制電路電連接。
[0012]作為優(yōu)化，控制電路包括電壓電流控制芯片、旁路開關(guān)以及阻塞二極管，阻塞二極管的正極連接一個(gè)太陽能電池、負(fù)極連接蓄電池，電壓電流控制芯片通過旁路開關(guān)連接到太陽能電池和阻塞二極管正極之間。
[0013]作為優(yōu)化，控制電路還包括穩(wěn)壓二極管，穩(wěn)壓二極管的負(fù)極與太陽能電池連接、正極與阻塞二極管的正極連接。
[0014]作為優(yōu)化，還包括最大功率點(diǎn)跟蹤器，最大功率點(diǎn)跟蹤器與太陽能電池、液晶屏和電壓電流控制芯片分別連接。
[0015]作為優(yōu)化，太陽能電池單元中，在所述背襯層的外側(cè)設(shè)置有定向?qū)釋樱ㄏ驅(qū)釋由习ㄑ匾粋€(gè)或多個(gè)方向延伸的若干導(dǎo)熱絲，導(dǎo)熱絲連接外部的散熱裝置。
[0016]作為優(yōu)化，導(dǎo)熱絲包括金屬絲或碳纖維或其組合。
[0017]作為優(yōu)化，定向?qū)釋訛橛蓹M向和縱向的金屬絲、碳纖維或其組合構(gòu)成的導(dǎo)熱織物。
[0018]作為優(yōu)化，定向?qū)釋訛橛蓹M向和/或縱向的金屬絲、碳纖維或其組合與導(dǎo)熱聚合物構(gòu)成的導(dǎo)熱織物。
[0019]作為優(yōu)化，定向?qū)釋油ㄟ^導(dǎo)熱膠粘結(jié)在背襯層的外側(cè)。
[0020]作為優(yōu)化，器件層包括由II1- V族化合物半導(dǎo)體材料組成的單結(jié)、雙結(jié)或多結(jié)疊層結(jié)構(gòu)，所述器件層厚度為1-20 4！11。
[0021]本實(shí)用新型的上述技術(shù)方案相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0022]1.本實(shí)用新型提供一種太陽能汽車電源，首先，太陽能電池組沿車身的外側(cè)鋪設(shè)，能完美地集成在汽車外殼或保護(hù)套上，不影響汽車美觀的同時(shí)也不破壞空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)。其次，太陽能電池組8由一個(gè)或多個(gè)基的太陽能電池單元串聯(lián)和/或并聯(lián)構(gòu)成，基于外延層剝離技術(shù)研制出來的高效柔性基太陽能電池，其最高光電轉(zhuǎn)換效率在28%以上，太陽能電池組的效率可達(dá)25%以上，且能高效的吸收陰天弱光或者散射陽光甚至室內(nèi)光，另外，其材料僅幾十微米，具有很好的柔性。其中每個(gè)太陽能電池單元包括能高效吸收陽光并產(chǎn)生電能的器件層、器件層上方設(shè)置的金屬電極層以及器件層下方設(shè)置的由金屬層和導(dǎo)熱背襯層構(gòu)成的背襯層。金屬層可以作為另一電極層、可以支撐器件層，防止器件層破碎，還具有導(dǎo)熱功能。而導(dǎo)熱背襯層與金屬層一起作為太陽能電池的散熱部件。外圍電路與太陽能電池組電連接，包括控制電路，能夠輸出合適穩(wěn)定的電流電壓給蓄電池。上述太陽能電池單元的串聯(lián)和/或并聯(lián)結(jié)構(gòu)以及外圍電路的電路結(jié)構(gòu)均是根據(jù)太陽能電池的光伏性能參數(shù)與汽車中的發(fā)動(dòng)機(jī)和電子設(shè)備的輸入電壓和電流要求來設(shè)計(jì)的。
[0023]2.本實(shí)用新型所述的太陽能汽車電源，其外圍電路還包括能實(shí)時(shí)顯示太陽能汽車電源工作狀態(tài)信息的液晶屏，液晶屏與每一塊太陽能電池單元以及控制電路電連接。將每一塊GaAs基太陽能電池單元的電壓、電流信號(hào)以及控制電路的輸出電壓和電流信號(hào)顯示出來。實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)每一塊GaAs基太陽能電池單元和整個(gè)太陽能汽車電源系統(tǒng)的工作狀態(tài)，同時(shí)也便于故障監(jiān)測(cè)與維修。
[0024]3.本實(shí)用新型的太陽能汽車電源，其控制電路包括電壓電流控制芯片、旁路開關(guān)以及阻塞二極管，阻塞二極管的正極連接一個(gè)太陽能電池、負(fù)極連接蓄電池，阻塞二極管的作用是能正向?qū)ㄒ詫?duì)蓄電池充電的同時(shí)，還能防止蓄電池向太陽能電池逆向放電。電壓電流控制芯片通過旁路開關(guān)連接到所述太陽能電池和阻塞二極管正極之間，可以根據(jù)需要控制太陽能電池回路的導(dǎo)通或斷開。在蓄電池充滿電時(shí)，電壓電流控制芯片發(fā)出指令，閉合旁路開關(guān)，使得太陽能電池回路短路，不再對(duì)蓄電池進(jìn)行充電；在蓄電池電量不足時(shí)，電壓電流控制芯片發(fā)出指令，斷開旁路開關(guān)，使得太陽能電池回路導(dǎo)通，以對(duì)蓄電池充電。
[0025]4.本實(shí)用新型太陽能汽車電源，由于太陽能電池產(chǎn)生的電流隨著光照強(qiáng)度的變化顯著，因此需要在太陽能電池回路上串聯(lián)穩(wěn)壓二極管，穩(wěn)壓二極管的負(fù)極與太陽能電池連接、正極與阻塞二極管的正極連接。穩(wěn)壓二極管在反向偏置電壓下工作，即使太陽能電池產(chǎn)生的電流有一定波動(dòng)，也可以輸出恒定的電壓，保證太陽能電池及其組件輸出穩(wěn)定的電壓。
[0026]5.本實(shí)用新型所述的太陽能汽車電源，還包括最大功率點(diǎn)跟蹤器，最大功率點(diǎn)跟蹤器與太陽能電池、液晶屏和電壓電流控制芯片分別連接。最大功率點(diǎn)跟蹤器(MPPT)用來檢測(cè)太陽能電池的工作狀態(tài)并將結(jié)果輸出到液晶屏顯示，當(dāng)某塊太陽能電池光照顯著變?nèi)趸虮魂幱案采w時(shí)，與此太陽能電池連接的最大功率點(diǎn)跟蹤器會(huì)發(fā)出信號(hào)給電壓電流控制芯片，電壓電流控制芯片控制閉合相應(yīng)的旁路開關(guān)。解決了太陽能電池在受光不均勻情況下的的功率損耗問題，和在不同光照條件下的輸出功率不穩(wěn)定問題，保證了整個(gè)太陽能汽車電源的聞效運(yùn)行。
[0027]6.本實(shí)用新型太陽能汽車電源，其中的太陽能電池單元中，在所述背襯層的外側(cè)設(shè)置有定向?qū)釋?，定向?qū)釋由习ㄑ匾粋€(gè)或多個(gè)方向延伸的若干導(dǎo)熱絲，導(dǎo)熱絲連接外部的散熱裝置。將太陽能電池集成到車體上后，可以利用導(dǎo)熱絲將熱量定向?qū)С龅缴嵫b置上，避免傳遞到車體上，導(dǎo)致車內(nèi)溫度過高。導(dǎo)熱絲包括金屬絲或碳纖維或其組合。定向?qū)釋訛橛蓹M向和縱向的金屬絲、碳纖維或其組合構(gòu)成的導(dǎo)熱織物。金屬絲和碳纖維具有顯著地各向異性導(dǎo)熱性能，金屬絲以銅絲為例，其軸向熱導(dǎo)率為396 ff/m.k，碳纖維的軸向熱導(dǎo)率為700 W/m.k。因此可將熱量定向傳輸?shù)缴崞?，提高了太陽能電池的定向散熱效果。另外，銅絲和碳纖維的抗拉彈性模量分別達(dá)100 Gpa和230 Gpa，可以在保證太陽能電池柔性的同時(shí)，增強(qiáng)其抗拉伸強(qiáng)度。
[0028]7.本實(shí)用新型太陽能汽車電源，其中的太陽能電池單元中定向?qū)釋訛橛蓹M向和/或縱向的金屬絲、碳纖維或其組合與導(dǎo)熱聚合物構(gòu)成的導(dǎo)熱織物。導(dǎo)熱聚合物為絕緣材料，在將電池集成到車體上時(shí)，可以避免電池的電傳遞到車體上，保證人體安全。
[0029]8.本實(shí)用新型太陽能汽車電源，器件層包括由II1- V族化合物半導(dǎo)體材料組成的單結(jié)、雙結(jié)或多結(jié)疊層結(jié)構(gòu)，所述器件層厚度為1-20 μ m0通過調(diào)節(jié)II1-V族化合物半導(dǎo)體材料的組分，可以使太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化效率高于25%。由于剝離了沉重且剛性的襯底材料，GaAs基太陽能電池的器件層厚度僅10 μ m左右而且重量也僅為原來的十分之一左右，因此柔性太陽能電池能夠完美地集成到汽車外殼或防塵罩上。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]圖1是本實(shí)用新型太陽能汽車電源的電路整體結(jié)構(gòu)示意框圖；
[0031]圖2是本實(shí)用新型中太陽能電池單元的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖3是本實(shí)用新型中太陽能電池單元的優(yōu)化內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖4是本實(shí)用新型的太陽能電池組集成到汽車表面的示意圖。
[0034]圖中附圖標(biāo)記表示為:1-導(dǎo)熱絲，2-定向?qū)釋樱?-導(dǎo)熱背襯層，4-金屬層，5-器件層，6-金屬電極層，7-散熱裝置，8-太陽能電池組，10-控制電路，12-液晶屏。

【具體實(shí)施方式】
[0035]為了使本實(shí)用新型的內(nèi)容更容易被清楚的理解，下面根據(jù)本實(shí)用新型的具體實(shí)施例并結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0036]如圖1所示，一種太陽能汽車電源，包括太陽能電池組8和外圍電路。如圖4所示，太陽能電池組8沿車身的外側(cè)鋪設(shè)，能完美地集成在汽車外殼或保護(hù)套上，不影響汽車美觀的同時(shí)也不破壞空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)。太陽能電池組8由一個(gè)或多個(gè)基的太陽能電池單元串聯(lián)和/或并聯(lián)構(gòu)成，基于外延層剝離技術(shù)研制出來的高效柔性基太陽能電池，其最高光電轉(zhuǎn)換效率在28%以上，太陽能電池組的效率可達(dá)25%以上，且能高效的吸收陰天弱光或者散射陽光甚至室內(nèi)光，另外，其材料僅幾十9 III，具有很好的柔性。其中每個(gè)太陽能電池單元包括能高效吸收陽光并產(chǎn)生電能的器件層5、器件層5上方設(shè)置的金屬電極層6以及器件層5下方設(shè)置的由金屬層4和導(dǎo)熱背襯層3構(gòu)成的背襯層。金屬層4可以是銅箔，其厚度為5-30 9 III，可作為另一電極層，還可用來支撐器件層5，防止器件層5破碎。另外，金屬層4具有很好的散熱性，可與導(dǎo)熱背襯層3 —起作為太陽能電池的散熱部件。因?yàn)樘柲茈姵貙?5-40%的太陽能轉(zhuǎn)換為電能，所以傳遞到車體的太陽能一般會(huì)低于直接暴露于烈日下的太陽能，當(dāng)車體溫度不太高時(shí)，可直接使用上述金屬層4作為器件層5的載體。
[0037]外圍電路與太陽能電池組8電連接，包括電源適配器，電源適配器包括控制電路10，能夠輸出合適穩(wěn)定的電流電壓給蓄電池。
[0038]上述太陽能電池單元的串聯(lián)和/或并聯(lián)結(jié)構(gòu)以及外圍電路的電路結(jié)構(gòu)均是根據(jù)太陽能電池的光伏性能參數(shù)與汽車中的發(fā)動(dòng)機(jī)和電子設(shè)備的輸入電壓和電流要求來設(shè)計(jì)的。汽車電源的供電電壓為6-48 V之間、電流為幾百毫安到幾十安培㈧之間，一般汽車電壓設(shè)計(jì)為24 乂、36 V或者48 V，圖2和圖3所示的太陽能電池的輸出電壓為1 乂左右，每平方厘米產(chǎn)生的電流是28.67 如果需要36 V的供電電壓則需要將36塊太陽能電池單元串聯(lián)，同時(shí)也需要將太陽能電池單元并聯(lián)來提高供電電流到數(shù)百-甚至30八。
[0039]本實(shí)施例太陽能汽車電源的外圍電路中，如圖1所示，還包括能實(shí)時(shí)顯示太陽能汽車電源工作狀態(tài)信息的液晶屏12，液晶屏12與每一塊太陽能電池單元以及控制電路10電連接。將每一塊基的太陽能電池單元的電壓、電流信號(hào)以及電源適配器11控制電路10的輸出電壓和電流信號(hào)顯示出來，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)每一塊基太陽能電池單元和整個(gè)太陽能汽車電源系統(tǒng)的工作狀態(tài)，同時(shí)也便于故障監(jiān)測(cè)與維修。
[0040]本實(shí)施例太陽能汽車電源的控制電路10包括電壓電流控制芯片、旁路開關(guān)以及阻塞二極管，阻塞二極管的正極連接太陽能電池、負(fù)極連接太陽能電池的輸出端口蓄電池，阻塞二極管的作用是能正向?qū)ㄒ詫?duì)蓄電池充電的同時(shí)，還能防止蓄電池向太陽能電池逆向放電。電壓電流控制芯片通過旁路開關(guān)連接到太陽能電池和阻塞二極管正極之間，可以根據(jù)需要控制太陽能電池回路的導(dǎo)通或斷開。如圖1所示，太陽能電池乂、太陽能電池12、太陽能電池和屯是阻塞二極管，其作用是正向?qū)▽?duì)蓄電池充電的同時(shí)能防止蓄電池向向太陽能電池逆向充電。開關(guān)\、開關(guān)32、開關(guān)33是三個(gè)旁路開關(guān)。在蓄電池充滿電時(shí)，電壓電流控制芯片發(fā)出指令，閉合開關(guān)\、開關(guān)32、開關(guān)33，使得太陽能電池％、太陽能電池12、太陽能電池13的回路短路，不再對(duì)蓄電池充電；在蓄電池電量不足時(shí)，電壓電流控制芯片發(fā)出指令，斷開開關(guān)\、開關(guān)32和開關(guān)33，使得太陽能電池回路導(dǎo)通，對(duì)與蓄電池充電。
[0041]上述控制電路10還可以通過電壓電流控制芯片控制開關(guān)82和33的斷開和導(dǎo)通來改變輸入蓄電池的電壓電流，滿足不同的蓄電池充電要求。作為對(duì)上述實(shí)施例的一種優(yōu)化，還可以在控制電路10的輸出端設(shè)置變壓器來根據(jù)需要改變輸出電壓。
[0042]由于太陽能電池產(chǎn)生的電流隨著光照強(qiáng)度的變化顯著，為了使本實(shí)施例太陽能汽車電源的太陽能電池能輸出穩(wěn)定的電壓，控制電路還設(shè)置了穩(wěn)壓二極管，穩(wěn)壓二極管的正極與太陽能電池連接、負(fù)極與阻塞二極管的正極連接。穩(wěn)壓二極管在反向偏置電壓下工作，即使太陽能電池產(chǎn)生的電流有一定的波動(dòng)，也可以輸出恒定的電壓，從而保證太陽能電池及其組件產(chǎn)生穩(wěn)定的輸出電壓。如圖1所示，太陽能電池乂、太陽能電池12、太陽能電池13分別與穩(wěn)壓二極管噸工、穩(wěn)壓二極管乂21和穩(wěn)壓二極管乂31串聯(lián)。另外，在同一個(gè)太陽能電池回路上可以串聯(lián)多個(gè)穩(wěn)壓二極管，如在太陽能電池乂回路上串聯(lián)穩(wěn)壓二極管、穩(wěn)壓二極管412、穩(wěn)壓二極管……穩(wěn)壓二極管總共II個(gè)穩(wěn)壓二極管，以提高太陽能電池回路的輸出電壓。
[0043]上述的太陽能電池乂、太陽能電池12、太陽能電池13以及太陽能電池分別貼附在車頂1、發(fā)動(dòng)機(jī)罩4、車門4、后備箱蓋(^、車后輪上車體匕和車前輪上車體仏上，如圖4所示。
[0044]—般而言，串聯(lián)而成的太陽能電池組的光電效率由光電流最弱的電池單元決定。由于車身各部位在陽光光照強(qiáng)度情況不同，被陰影覆蓋或陽光斜入射的太陽能電池產(chǎn)生的光電流遠(yuǎn)小于正對(duì)太陽的電池產(chǎn)生的光電流，從而導(dǎo)致電池效率急劇下降。因此需要在每一個(gè)電池組札，12，的兩端連接一個(gè)最大功率點(diǎn)跟蹤器(即?？)來實(shí)時(shí)檢測(cè)其工作狀態(tài)并將結(jié)果輸出到液晶屏顯示，在某一太陽能電池光照顯著變?nèi)?，如被陰影覆蓋時(shí)，發(fā)出指令閉合旁路開關(guān)1 82? 83……或3。，避免引起整個(gè)太陽能電池系統(tǒng)供電效率下降。解決了太陽能電池在受光不均勻情況下的的功率損耗問題，和在不同光照條件下的輸出功率不穩(wěn)定問題，保證了整個(gè)太陽能汽車電源的高效運(yùn)行。本實(shí)施例中的最大功率點(diǎn)跟蹤器與太陽能電池、液晶屏和電壓電流控制芯片分別連接。
[0045]為了提高本實(shí)施例提供的太陽能汽車電源的定向?qū)嵝?，太陽能電池單元中，如圖3所示，在所述背襯層的外側(cè)設(shè)置有定向?qū)釋?，定向?qū)釋?上包括沿一個(gè)或多個(gè)方向延伸的若干導(dǎo)熱絲1，導(dǎo)熱絲1連接外部的散熱裝置7。將太陽能電池集成到車體上后，可以利用導(dǎo)熱絲1將熱量定向傳輸?shù)缴嵫b置7上，避免傳遞到車體上，導(dǎo)致車體溫度過高。
[0046]為了提高本實(shí)施例提供的太陽能電池的定向?qū)嵝裕緦?shí)用新型太陽能汽車電源中的上述導(dǎo)熱絲設(shè)計(jì)為金屬絲或碳纖維或其組合。金屬絲和碳纖維具有顯著地各向異性導(dǎo)熱性能，金屬絲以銅絲為例，其軸向熱導(dǎo)率為396 1/0.1碳纖維的軸向熱導(dǎo)率為700 1/111.^0因此可將熱量定向傳輸?shù)缴嵫b置7，提高了太陽能電池的定向散熱效果。定向?qū)釋?還可為由橫向和縱向的金屬絲、碳纖維或其組合構(gòu)成的導(dǎo)熱織物。銅絲和碳纖維的抗拉彈性模量分別達(dá)100和230，可以在保證太陽能電池柔性的同時(shí)，增強(qiáng)其抗拉伸強(qiáng)度。
[0047]為了避免太陽能電池組的電傳輸?shù)杰圀w上影響安全，作為對(duì)本實(shí)施例的優(yōu)化，將定向?qū)釋?設(shè)計(jì)為由橫向和/或縱向的金屬絲、碳纖維或其組合與導(dǎo)熱聚合物構(gòu)成的導(dǎo)熱織物。導(dǎo)熱聚合物為絕緣材料，在將電池集成到車體上時(shí)，可以避免電池的電傳遞到車體上，保證人體安全。
[0048]本實(shí)用新型實(shí)施例提供的太陽能汽車電源，其定向?qū)釋?通過導(dǎo)熱膠粘結(jié)在背襯層的外側(cè)，也可以通過其他導(dǎo)熱粘結(jié)材料固定在背襯層的外側(cè)。
[0049]本實(shí)施例太陽能汽車電源中的器件層5包括由111- V族化合物半導(dǎo)體材料組成的單結(jié)、雙結(jié)或多結(jié)疊層結(jié)構(gòu)，III；族半導(dǎo)體太陽能電池通常包含(?八8，^1^8,八1(^111？，或等二兀、三?；蛩呢；衔锇雽?dǎo)體材料組成的單結(jié)、雙結(jié)或者多結(jié)疊層結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽光寬范圍、高效率地吸收。目前單結(jié)和多結(jié)III；族半導(dǎo)體太陽能電池在非聚光條件下的光電轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)分別達(dá)到28%和38%，是最高效的太陽能電池。所述器件層5厚度僅為1-20 9 III，該太陽能電池重量輕以及具有非常好的柔性，因此如圖4所示能夠完美地集成在汽車外殼上，不影響汽車美觀。
[0050]該太陽能電源可以給汽車的儲(chǔ)能電池充電，用來驅(qū)動(dòng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)，也可以驅(qū)動(dòng)降溫散熱系統(tǒng)用來給汽車的各個(gè)零部件降溫，包括汽車發(fā)動(dòng)機(jī)等，來節(jié)省汽車的每公里能耗，還可以用來給汽車的內(nèi)部空間降溫，保持車體的溫度舒適。
[0051]當(dāng)然，本實(shí)用新型提供的太陽能汽車電源，并不僅限于在小轎車上適用，其同時(shí)也適用于具有較大且平整的受光平面的公交車和長途大巴車，尤其是其頂部能較長時(shí)間接受陽光。另外，建筑物的頂部也適宜鋪設(shè)此太陽能電池，不僅可以節(jié)省其他能源，而且還可以夏季建筑頂層的室內(nèi)溫度，減小空調(diào)的降溫負(fù)擔(dān)，能進(jìn)一步節(jié)省其他能源。由于該太陽能電池具有很好的柔性，甚至還可以在朝陽的窗簾上覆蓋使用。
[0052]此外，本實(shí)施例中還提供上述太陽能電池單元的制備方法，用于制造上述太陽能汽車電源的太陽能電池單元，包括以下步驟:
[0053]襯底依次外延生長犧牲層，以及能吸收陽光并產(chǎn)生電能的器件層5，在器件層5表面形成由金屬層4和導(dǎo)熱背襯層3構(gòu)成的背襯層，利用選擇性腐蝕液腐蝕掉犧牲層，在剝離掉犧牲層和襯底的器件層5表面連接金屬電極層6 ；
[0054]2)在背襯層表面通過導(dǎo)熱膠固定連接包括沿一個(gè)或多個(gè)方向延伸的若干導(dǎo)熱絲1構(gòu)成的定向?qū)釋? ；
[0055]3)將導(dǎo)熱絲1的自由端與散熱裝置7連接，利用導(dǎo)熱絲1的各向異性導(dǎo)熱性能提高太陽能電池的定向散熱性。
[0056]為了提高太陽能電池的定向散熱效果，本實(shí)施例太陽能電池的制備方法中，將步驟2)中定向?qū)釋?內(nèi)設(shè)置金屬絲或碳纖維作為導(dǎo)熱絲1，因?yàn)榻饘俳z和碳纖維具有顯著地各向異性導(dǎo)熱性能，金屬絲以銅絲為例，其軸向熱導(dǎo)率為396 1/0.1碳纖維的軸向熱導(dǎo)率為700 1/0.1因此可將熱量定向傳輸?shù)缴嵫b置。
[0057]顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對(duì)實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無需也無法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明創(chuàng)造的保護(hù)范圍之中。
【權(quán)利要求】
1.一種太陽能汽車電源，包括太陽能電池組(8)和外圍電路，其特征在于: 所述太陽能電池組(8)沿車身的外側(cè)鋪設(shè)，由一個(gè)或多個(gè)GaAs基太陽能電池單元串聯(lián)和/或并聯(lián)構(gòu)成，其中每個(gè)太陽能電池單元包括能吸收陽光并產(chǎn)生電能的器件層(5)、器件層(5)上方設(shè)置的金屬電極層(6)以及器件層(5)下方設(shè)置的由金屬層(4)和導(dǎo)熱背襯層(3)構(gòu)成的背襯層； 所述外圍電路與所述太陽能電池組(8 )電連接,包括控制電路(10 )。
2.如權(quán)利要求1所述的太陽能汽車電源，其特征在于:所述外圍電路還包括能實(shí)時(shí)顯示太陽能汽車電源工作狀態(tài)信息的液晶屏(12)，所述液晶屏(12)與每一塊太陽能電池單元以及控制電路(10)電連接。
3.如權(quán)利要求2所述的太陽能汽車電源，其特征在于:所述控制電路(10)包括電壓電流控制芯片、旁路開關(guān)以及阻塞二極管，所述阻塞二極管的正極連接一個(gè)太陽能電池、負(fù)極連接蓄電池，所述電壓電流控制芯片通過旁路開關(guān)連接到所述太陽能電池和阻塞二極管正極之間。
4.如權(quán)利要求3所述的太陽能汽車電源，其特征在于:所述控制電路(10)還包括穩(wěn)壓二極管，所述穩(wěn)壓二極管的負(fù)極與太陽能電池連接、正極與所述阻塞二極管的正極連接。
5.如權(quán)利要求3所述的太陽能汽車電源，其特征在于:還包括最大功率點(diǎn)跟蹤器，所述最大功率點(diǎn)跟蹤器與所述太陽能電池、所述液晶屏(12)和所述電壓電流控制芯片分別連接。
6.如權(quán)利要求1所述的太陽能汽車電源，其特征在于:太陽能電池單元中，在所述背襯層的外側(cè)設(shè)置有定向?qū)釋?2)，所述定向?qū)釋?2)上包括沿一個(gè)或多個(gè)方向延伸的若干導(dǎo)熱絲(I )，所述導(dǎo)熱絲(I)連接外部的散熱裝置(7)。
7.如權(quán)利要求6所述的太陽能汽車電源，其特征在于:所述導(dǎo)熱絲(I)包括金屬絲或碳纖維。
8.如權(quán)利要求1所述的太陽能汽車電源，其特征在于:所述器件層(5)包括由II1-V族化合物半導(dǎo)體材料組成的單結(jié)、雙結(jié)或多結(jié)疊層結(jié)構(gòu)，所述器件層(5)厚度為1-20 μπι。
【文檔編號(hào)】H02S10/00GK204131447SQ201420428310
【公開日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年7月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月31日
【發(fā)明者】楊曉杰, 葉繼春, 劉鳳全 申請(qǐng)人:蘇州強(qiáng)明光電有限公司