专利名称：由多种光电材料组成的太阳能移动终端供电装置的制作方法
技术领域：
本发明属于太阳能电池领域，尤其是一种由两种或两种以上光电材料组 成的太阳能移动终端供电装置。
背景技术：
目前，制作太阳能电池常用的光电材料包括单晶硅、多晶硅、多元化合 物(诸如砷化镓，磷化铟、碳化硅、氮化镓)、非晶硅、生物太阳能材料以 及纳米晶等。这些光电材料的特性是有很大差异的，首先，(l)从光电转化 效率来看，经测试表明，在标准光强下，上述光电材料中，当属多元化合物材料的光电转换效率最高，可达24.88 % ,但是该材料的成本价格却居高不 下。光电转换效率居于多元化合物材料之下的光电转换材料是单晶硅，其转 化率为16%;且由于其技术发展很成熟，所以单晶硅材料在现有技术中太 阳能电池的大规模应用和工业生产中占据了主导地位。相比之下，非晶硅的 价格很低廉，但是其光电转换效率也是最低的，为9.3%。 (2)从上述光电 材料吸收光能产生的有效电压来看，多元化合物光电材料诸如砷化镓，其在 标准光强下，吸光有效面积为1190mrr^时，工作电压可达2.298V;而对于 单晶硅和多晶硅，在同样的光强下，其吸光有效面积为15625mm2时，工作 电压也只能达到0.508V。除此之外，(3)多元化合物光电材料与其他光电 转换材料相比，其最为受关注的地方在于其吸收光能转化后获得的电压受 环境光线变化的影响较小；即光环境由强光变化为弱光时，由多元化合物光 电材料制备得到的太阳能电池板的转化后电压变化并不明显，从而能够更好 地保证设备的稳定运行；该点则是其他光电转换材料所无法实现的。在现有技术中，各种形式的设置有太阳能电池的移动终端大多采用单一 的太阳能光电转换材料来制造太阳能电池板。由于受光电转换材料本身性能 的限制，上述太阳能电池板的设置无法兼顾实现在一一①较小的太阳能电池板面积，②较高的光转化率，③合理的产品造价——三个方面的目标。而目 前市场上，对于寻求一种在较小面积的光电转换板上达到较高的光转化率， 并且造价合理的太阳能电池板，是迫在眉睫的。此外，在日常生活中，环境光线变化很大，随着光线的变化，相应地设 置于移动终端上的太阳能电池板对蓄电池充电的电流也会相应地减小，但是 对于普通的设置有太阳能电池板的移动终端，如现有技术中的光能手机来 说，就没有办法即时地提供移动终端内部供电装置充电电流变化的信息，这 样对于使用者来说，无法即时掌握充电情况，也就无法根据即时电流信息适 时地调整移动终端的位置从而改变其光环境，更有效地利用光线实现对移动 终端蓄电池的充电。发明内容本发明所要解决的技术问题是提供一种具有转化率高、理想性价比且能 够提供稳定电压的由两种或者两种以上光电转换材料组成的太阳能电池板， 并进一步提供了一种具有上述太阳能电池板的、能够给用户提供太阳能电池 板即时充电电流值信息的移动终端供电装置。为了实现上述目的，本发明提供了如下两个技术方案 一种太阳能电池 板，包括两种或两种以上的光电转换材料，所述其中的一种光电转换材料是 多元化合物光电材料。其中，所述多元化合物光电材料为砷化镓、磷化铟、 碳化硅或氮化镓。上述光电转换材料的排列方式可以为单列排列或交差排 列。本发明提供的第二个技术方案是一种太阳能移动终端供电装置，该太阳 能移动终端供电装置设置有具有上述技术特征的太阳能电池板，其还包括一 个太阳能电池工作电路；所述太阳能电池工作电路包括将所述太阳能电池板 输出电压进行升压至额定电压的输出控制模块，其与所述太阳能电池板相连 接；其中，所述太阳能电池工作电路还包括一个电流模块，所述电流模块进 一步包括一个电流检测模块，所述电流检测模块与所述输出控制模块相连接，将所述输出控制模块输出的电压转化为充电电流数值并予以监测；一个电流显示模块，其包括一个电流显示端，并与所述电流显示模块连 接，用于显示所述电流检测模块的充电电流数值。所述电流数值显示端为LED显示屏、电子数值显示屏或信号灯显示。所述太阳能电池工作电路还包括一个蓄电池，与所述输出控制模块及所 述电流检测模块相连接，用于储存经太阳能电池板光电转换后得到的电能。所述太阳能移动终端供电装置为便携式电子装置的供电装置，所述便携 式电子装置包括手机、MP3、 MP4、对讲机、数码相机、个人数字助理器、 数码照相机、电子书、数码摄像机或笔记本电脑。所述电流显示端设置于所述便携式电子装置的外壳或显示面板上。本发明具有如下优点1、 通过合理利用两种或者两种以上的光电转换材料，将具有高光转化 率的多元化合物光电材料和造价低廉的普通光电转换材料(诸如单晶硅、多 晶硅、非晶硅等)组合设置构成太阳能电池板，从而可以在较小的太阳能电 池板面积上，实现较高的光转换率，并具有合理的造价，从而达到了太阳能 电池板的最为理想的性价比；2、 采用具有高光转化率的多元化合物光电材料和造价低廉的普通光电 转换材料(诸如单晶硅、多晶硅、非晶硅等)组合设置构成太阳能电池板， 在很大程度上避免了由单一普通光电转换材料制备得到的太阳能电池板由 于光环境的些许变化引起的转换电压的大幅度变化，提高了太阳能电池板的 输出电压的稳定性。3、 采用上述太阳能电池板的移动终端供电装置，通过对充电电流进行 检测并显示可以将即时的充电电流信息反映给用户，从而可以提醒用户随时 掌握充电情况，通过改变移动终端上设置的太阳能电池板的位置而调节照射 到所述电池板上的光强，提高太阳能电池板的充电效率。更有效地利用光线 实现对移动终端内部蓄电池的充电，从而更有效地实现太阳能移动终端供电 装置对所述太阳能移动终端的供电。
图l(a)、图l(b)以及图l(c)是本发明所述的太阳能电池板的结构图； 图2是本发明所述具有太阳能电池板的供电装置的手机移动终端的示意图；图3是本发明所述移动终端供电装置中用于充电和电流检测的 一个实施 例的电路图。附图中各标号分别表示为太阳能电池板一300;不同的光电转换材料一 a、 b、 c;电流显示端一400;输出控制模块一500; DC/DC芯片一501;电 流检测模块一600;输入运算放大器一601;差分运算放大器一602;模数转 换器一603;电流显示模块一700;蓄电池一800。
具体实施方式
本发明所述的太阳能电池板300的设计原理是利用多元化合物光电材 料的高光转化率及其进行光转化后输出电压4艮稳定(不受光环境影响)的特 质，和普通光电材料造价低廉的特质，在特定面积的太阳能电池板300上选 择设置较小面积的多元化合物光电材料，其余面积上设置普通光电材料，该 设置在特定面积的太阳能电池板300上获得了高光转化率，并且在一定程度 上可以稳定转化后的电压，且造价合理。另一方面，通过不同光电材料的组板1表面图案，提高了太阳能电池板300的美观性。其中，所述的普通光电材料包括单晶硅、多晶硅、非晶硅和生物太阳能 材料。还需要说明的是，多元化合物光电材料是由两种元素或两种以上元素 组成的光电转换材料，主要包括砷化镓、磷化铟、碳化硅、氮化镓、硫化镉等。以下将结合附图对本发明所述的技术内容进行阐述。本发明所述的一种太阳能电池板300包括两种或两种以上的光电转换材 料，其中一种光电转换材料是多元化合物光电材料，其余光电材料可以选择 单晶硅、多晶硅、非晶硅以及生物太阳能材料中的一种或者两种甚至两种以上。其中，所述的多元化合物光电材料包括砷化镓、磷化铟、碳化硅或氮化镓。该太阳能电池板l的结构请参见图1，图1 (a)中示出的是整齐单列排 列的结构，作为可以选择的实施方式，所述太阳能电池板300也可以设置为 图1 (b)或图1 (c)示出的交差排列结构，图中标注的a、 b、 c指的是不 同的光电转换材料。当然，图示中只给出了本发明所述的太阳能电池板300 结构的部分实施例，作为本领域的技术人员，对于将两种或者两种以上的光 电材料的设置应该能够理解为不仅仅限于上述实施例。本发明还进一步公开了一种具有上述太阳能电池板300的移动终端供 电装置，该供电装置包括前述的太阳能电池板300;有关所述太阳能电池板 300的设置，图2给出了具有上述供电装置的翻盖式手机移动终端的示意 图，从图中可以看到该移动终端将太阳能电池板300设置于其前盖和后盖 上，当然作为可以选择的实施例，所述太阳能电池板300的设置位置可以根 据移动终端的工作需要来设计，优选设置在移动终端任何可变换的状态下都 可以充分吸收光线的位置；此外，在图2中只给出了太阳能电池板300上多 种光电材料的一种排布方式，其余排布方式同上述对太阳能电池板300的叙 述。此外，所述具有太阳能电池板300的移动终端供电装置还包括太阳能电 池工作电路，请参见图3所示，在本发明一个实施例中，太阳能工作电路包 括① 输出控制模块500 (参见图3所示电路中间的虚线框)，该模块的输 入端与所述太阳能电池板1相连接，其可将所述太阳能电池板300的输出电 压进行升压至额定电压；所述输出控制模块500包括核心DC/DC芯片501， 以及与该芯片连接的电感和负载电容，所述电感前半周期用于充电，后半周 期用于对所述负载电容以及蓄电池800充电；在实际电赠4殳计中，每个太阳 能电池板300可对应一个DC/DC芯片501， 一个电感，以及根据蓄电池800 需要设置的多个电容。其中，市售的任何型号的DC/DC芯片均适用于本发 明。② 电流模块，所述电流模块包括电流检测模块600和电流显示模块700。 其中，所述电流检测模块600 (参见图3所示电路右侧的虚线框)，与所述输出控制模块500的输出端相连接，并且将所述输出控制模块500输出 的电压转化为充电电流数值并予以监测；其包括至少一个将待测电流转化为 待测电压的电阻；以及一个输入运算放大器601,用于采集所述待测电压信 号； 一个差分运算放大器602，其将微弱差分信号从大共模电压信号中提取 出来，并放大至适合的电压范围； 一个内置有模数转换器603的基带芯片， 接收放大后的电压，并将其转化为电流值输出给后述的电流显示模块700。电流显示模块700(参见图3),其可以控制所述充电电流数值在所述电 流数值显示端的显示；其一端与所述电流检测模块600中的基带芯片连接， 另 一端与电流显示端400相连接；所述电流显示端400可以是LED显示屏、 电子数值显示屏或信号灯显示方式。在本发明的一个实施例中，如图2所示， 在手机的前盖和后盖上分别设置一个电流显示端400，当然作为可以选择的 其他实施例，电流显示端400还可设置是其他位置，如外壳或显示面板上。此外，本发明所述的太阳能移动终端还设置一个蓄电池800(参见图3 )， 其与所述输出控制模块500的输出端以及所述电流检测模块600相连接，用 于储存太阳能电池板经光电转换后得到的电能。上述太阳能移动终端供电装置的太阳能电池工作电路的充电和电流检 测的工作程序如下(l)首先，太阳能电池板300上的多种太阳能光电转换 材料吸收光，将光能转化为电能；(2)电能以电子形式从所述输出控制模块 3的输入端进入，首先在所述DC/DC芯片501的控制下对与其连接的电感 进行第一周期的充电，此时电容内部的电压为零，故无法对蓄电池800放电； (3)当所述输出控制模块500中的电感电压达到额定电压之后，由太阳能 电池板300和电感共同对蓄电池800以及电容充电；(4)从第二周期开始， 电能以电子形式从所述输出控制模块500的输入端进入，首先，前半周期， 在所述DC/DC芯片501的控制下对与其连接的电感进行充电，同时，利用 所述输出控制模块500中的电容对所述蓄电池800放电，所述输出电压的值 由图3中所示的Rn和R2,的电阻值来决定；(5)接着，后半周期，当所述 输出控制模块500中的电感电压达到额定电压之后，电容停止对所述蓄电池 800放电；由太阳能电池板300和电感共同对蓄电池800以及电容充电；(6)在上述对蓄电池800进行充电的过程中，利用设置于所述电流检测模块600 上的电阻将由所述输出控制模块500输出的待测电流转化为待测电压；所述 待测电压信号经所述输入运算放大器601采集，并通过所述差分运算放大器 602将微弱的差分信号从大共模信号中提取出来并放大；内置于所述基带芯 片上的模数转换器603的管脚对上述经放大后的电压进行采样；之后模数转 换器603通过其内部的转化模块将采样后的电压转换成电流值输出；(7 )经 所述基带芯片输出的电流值输入与其连接的电流显示模块700内部，所述显 示模块700控制所述电流值在电流显示端400显示。之后，用户即可根据电流显示端400的显示，得到太阳能移动终端供电 装置对所述太阳能移动终端蓄电池进行充电的即时信息，从而调整移动终端 的位置，使设置于其上的太阳能电池板300得到更好的光照环境，从而有 效地提高光转化效率，更有效地利用光电材料，充分发挥其光电转化功能。太阳能电池板经合理地组合在光电转换效率的有效提高，特将一组实施例的 数据公开如下(标准光强条件下)太阳能电池板组成 面积 光电转换效率现有技术l 非晶硅 40cm2 9.3%实施例1非晶硅、砷化镓 30cm2、 10cm2 13.20% 从上述数据可以看出，由至少包括多元化合物光电材料的两种或两种以 上光电材料组成的太阳能电池板能够在 一定程度上提高光电转换效率。因此，本专业普通技术人员应该明白，本发明并不仅仅限于上述实施例， 在上述实施例基础上，所做出的未超出权利要求保护范围的任何形式和细节 的变化，都应该属于本发明所要保护的范围。
权利要求
1.一种太阳能电池板，包括两种或两种以上的光电转换材料，其特征在于，其中一种所述光电转换材料是多元化合物光电材料，其余光电转换材料为普通光电转换材料。
2. 根据权利要求1所述的太阳能电池板，其特征在于，所述多元化合物光电 材料为砷化镓。
3. 根据权利要求1所述的太阳能电池板，其特征在于，所述多元化合物光电 材料为磷化铟、碳化硅或氮化^l家。
4. 根据权利要求l、 2、或3所述的太阳能电池板，其特征在于，所述普通光 电材料为单晶硅、多晶硅、非晶硅或生物太阳能材料。
5. 根据权利要求1所述的太阳能电池板，其特征在于，所述两种或两种以上 的光电转换材料的排列方式为单列排列或交差排列。
6. —种太阳能移动终端供电装置，包括太阳能电池板和太阳能电池工作电路； 所述太阳能电池工作电路包括将所述太阳能电池板输出电压进行升压至额定 电压的输出控制模块，其与所述太阳能电池板相连接；其特征在于，所述的 太阳能电池板是如权利要求1-5任一所述的太阳能电池板；所述太阳能电池 工作电路还包括一个电流模块，所述电流模块进一步包括一个电流检测模块，与所述输出控制模块相连接，将所述输出控制模块 输出的电压转化为充电电流数值并予以监测；一个电流显示模块，包括一个电流显示端，与所述电流检测模块连接， 用于显示所述电流检测模块的充电电流数值。
7. 根据权利要求6所述的太阳能移动终端供电装置，其特征在于，所述电流 显示端为LED显示屏、电子数值显示屏或信号灯显示。
8. 根据权利要求6或7所述的太阳能移动终端供电装置，其特征在于，所述 太阳能电池工作电路还包括一个蓄电池，与所述输出控制模块及所述电流检 测模块相连接，用于储存经太阳能电池板光电转换后得到的电能。
9. 根据权利要求6、 7或8所述的太阳能移动终端供电装置，其特征在于， 所述太阳能移动终端供电装置为便携式电子装置的供电装置，所述便携式电 子装置包括手才几、MP3、 MP4、对讲机、数码相机、个人数字助理器、数码 照相机、电子书、数码摄像机或笔记本电脑。
10. 根据权利要求9所述的太阳能移动终端供电装置，其特征在于，所述电 流显示端设置于所述便携式电子装置的外壳或显示面板上。
全文摘要
本发明公开了一种太阳能电池板，包括两种或两种以上的光电转换材料，所述其中的一种光电转换材料是多元化合物光电材料；其中，所述多元化合物光电材料为砷化镓、磷化铟、碳化硅或氮化镓。在此基础上，本发明还进一步公开了一种具有上述太阳能电池板的太阳能移动终端供电装置，其还包括太阳能电池工作电路，其包括输出控制模块、电流检测模块、显示模块和蓄电池。本发明所述的太阳能电池板具有较高的转化率和理想的性价比，并且能够提供稳定的电压，将其设置于移动终端上将会大大提高移动终端的工作效率。
文档编号H01L31/0264GK101267006SQ20071017700
公开日2008年9月17日 申请日期2007年11月8日 优先权日2007年11月8日
发明者孙剑灵, 张征宇, 蒋笑痴 申请人:北京恒基伟业投资发展有限公司