一种可再生能源模块的制作方法_4

文档序号:8716626阅读:来源:国知局
图8是本实用新型基于热电能量的可再生能源模块的主要膜层结构分解示意图,如图8所示,对于基于热电能量的可再生能源模块,能量采集层2(热电发电膜)收集外界环境中由于高温热源与低温热源之间的温差产生的热能,并将收集得到的热能转换为电能,然后经能量管理层3的管理和控制储存在能量存储层4中,以在需要的时候为后续负载提供能量。
[0088]当然,所述能量采集层2也可采用其他可采集热电能量的发电单元,对此本实用新型不作具体限制,所有能够有效采集热电能量的发电元件均落入本实用新型的保护范围内。
[0089]需要特别说明的是,对于采集热能的可再生能源模块,需要封装时,位于能量采集层一侧的外部封装层I使用的制作材料应具备良好的热传导性,比如导热系数λ不小于100ff/m.K的制作材料,如果所使用的制作材料达不到所要求的上述导热系数,可以通过在外部封装层I的表面开孔或者降低外部封装层I厚度的方法来提高其热传导效率。可选地,在所述可再生能源模块与热源体接触的一面不进行封装,即不设置封装层;对于具有柔软超薄特征的可再生能源模块,所述外部封装层I的厚度最好不要超过被封装物体厚度的10% -15%。
[0090]对于电磁感应能量,所述能量采集层2采用可采集电磁感应能量的发电单元(Electromagnetic Energy Harvesting Unit),比如电磁感应发电膜等电磁感应发电单元,其厚度在200um+-40um之间,所述电磁感应发电膜能够在感应电磁场下产生电流。
[0091]其中,可采集电磁感应能量的薄膜的工作原理与近场通信(NFC)的天线功能类似,即利用电路板上走线(比如铜线)组成的线圈在外界电磁场感应下产生电流,其产生电流的强度与外界感应磁场的强度、线圈的绕数及面积有关。另外,由于同为电路板制成,为了简化所述可再生能源模块的内部结构,可将采集电磁感应能量的薄膜与所述能源管理层3合并,比如,在所述能源管理层3的柔性电路板的外围由铜走线形成多条感应线圈,在柔性电路板的内部布置所述能源管理层3所需要的电子元件和芯片。
[0092]图9是本实用新型基于电磁感应能量的可再生能源模块的主要膜层结构分解示意图,如图9所示,对于基于电磁感应能量的可再生能源模块,能量采集层2 (电磁感应发电膜)受到外部磁场变化产生电磁能(Ambient-radiat1n),比如所述能量采集层2从其他无线信号或无线干扰信号中获得电磁能量,或通过震动在所包裹的磁芯周围产生切割磁力线的效应而产生电磁能,并将收集得到的电磁能转换为电能,然后经能量管理层3的管理和控制储存在能量存储层4中,以在需要的时候为后续负载提供能量。
[0093]当然,所述能量采集层2也可采用其他可采集电磁感应能量的发电单元,对此本实用新型不作具体限制,所有能够有效采集电磁感应能量的发电元件均落入本实用新型的保护范围内。
[0094]需要特别说明的是,对于采集电磁感应能量的可再生能源模块,需要封装时,所述外部封装层I使用的制作材料不能对电磁信号有屏蔽作用;对于具有柔软超薄特征的可再生能源模块,所述外部封装层I的厚度最好不要超过被封装物体厚度的10% -15%。
[0095]图10和图11是根据本实用新型另一实施例的可再生能源模块的截面结构示意图,该实施例中的可再生能源模块与上文中的实施例的可再生能源模块的结构大体相同,而且外部封装层1、能量管理层3和能量存储层4的结构和特征与上文中的实施例相同或相似,只是在该实施例中,所述能量采集层2包括两层或多层能量采集子层,每一能量采集子层均与所述能量管理层3电连接,其中,所述多层能量采集子层可以相同,也可以不同,其可为光能能量采集子层、压电能量采集子层、热电能量采集子层、电磁感应能量采集子层中的任意一种。但是需要注意的是,所述多层能量采集子层根据各能量采集子层的特性进行放置,比如,电磁感应能量采集子层和压电能量采集子层不需要与所采集的能源直接接触,其可以放置于中间位置,而光能能量采集子层和热电能量采集子层需要与采集能源直接接触,则需要放置于外部位置,在满足上述前提下,具备相同或相似特性的能量采集子层可顺序叠放。比如,具备相同或相似特性的多层能量采集子层(21、22、23)依次叠放在所述能量管理层3的上方,如图10所示,或者依次穿插设置在第一封装层1、能量管理层3、能量存储层4和第二封装层5之问,如图11所示,再或者是其他叠放形式。
[0096]需要说明的是,图10和图11只是示例性的示出多层能量采集子层的放置位置,本领域技术人员可以了解,在实际应用中,在遵守上述能量采集原则的前提下,各能量采集子层可根据实际应用的需要进行放置,本实用新型对于各能量采集子层的放置位置不作具体的限制,所有合理地、可能的放置方式均落入本实用新型的保护范围内。
[0097]在该实施例中,包括多层能量采集子层的可再生能源模块可同时或加倍收集外界环境中的光能、由于变形弯曲、震动产生的机械能、由于高温热源与低温热源之间的温差产生的热能和/或电磁能,并将收集得到的光能、机械能、热能和/或电磁能转换为电能,然后经能量管理层3的管理和控制储存在能量存储层4中,以在需要的时候为后续负载提供能量。
[0098]图12是根据本实用新型另一实施例的可再生能源模块的截面结构示意图,在该实施例中,所述能量采集层、能量管理层和能量存储层均为两层或多层,且顺序交叉叠放,并封装于外部封装层I的内部,每一能量采集子层和能量存储子层均与相应能量管理子层电连接,其中,所述外封装层I的结构和特征均与上文中的实施例相同或相似,在此不再赘述。
[0099]在图12所示的实施例中,所述可再生能源模块包括三层能量采集子层(21、22、23)、三层能量管理子层(31、32、33)和三层能量存储子层(41、42、43),其中,每一能量采集子层可以相同,也可以不同,其可为光能能量采集层、压电能量采集层、热电能量采集层、电磁感应能量采集层中的任意一种,但是在放置时,需考虑上文提及的各能量采集层的特性。
[0100]在该实施例中,分别包括两层或多层功能层的可再生能源模块可同时或加倍收集外界环境中的光能、由于变形弯曲、震动产生的机械能、由于高温热源与低温热源之间的温差产生的热能和/或电磁能,并将收集得到的光能、机械能、热能和/或电磁能转换为电能,然后分别经相应能量管理层的管理和控制储存在相应的能量存储层中,以在需要的时候为后续负载提供能量。
[0101]在本实用新型一实施例中,所述能量采集层2、能量管理层3和能量存储层4通过基于聚酰亚胺(Polyimide)材料的通用基底(Common Usage ofPolyimide Substrate)相结合,以形成所述可再生能源模块。
[0102]聚酰亚胺(Polyimide,PI)是一类具有酰亚胺重复单元的聚合物,具有适用温度广、耐化学腐蚀、高强度等优点。鉴于聚酰亚胺优良的物理稳定性和绝缘特性,已越来越多的被采用作为可再生能源采集产品的基底材料,例如柔软光伏膜的基底层(PolyimideSubstrate of Flexible Photovoltaics),具体可参见以下链接所指向的内容:http://www.dupont.com/content/dam/assets/products-and-services/solar-photovoltaic-materials/assets/dec-Kapton-for-PV.pdf。另外,由于聚酰亚胺层具有良好的机械延展性和拉伸强度,能够有助于提高聚酰亚胺层以及聚酰亚胺层与上面沉积的金属层之间的粘合,因此成为柔性电路板制作中不可缺少的材料。通常来说,柔性印刷电路板主要由五部分组成:基板,常用的材料为聚酰亚胺(PI);铜箔,分为电解铜与压延铜两种;接着剂,一般采用0.5mil环氧树脂热固胶;保护膜,表面绝缘用,常用的材料为聚酰亚胺(PI);补强,用于加强柔性印刷电路板的机械强度,由这五部分组成的柔性印刷电路板是结构最简单的柔性板,叫做单层柔性板。再者,基于聚酰亚胺基底的柔软胶片固态电池(Usage ofPolyimide Substrate in thin film solid state batteries)可以大大降低电池的厚度同时提供良好的柔软性,是目前被广泛使用的胶片固态电池的基底材料。
[0103]通过上文对于聚酰亚胺基底的物理特性及其应用的描述可以发现,聚酰亚胺基
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