CN103003950B - 利用太阳能电池布置产生电源 - Google Patents

Abstract

一种装置，包括太阳能电池布置，该太阳能电池布置包括在平面结构中布置的一个或多个太阳能电池，该太阳能电池布置具有前表面和后表面，该太阳能电池布置可操作于响应于光入射在前表面上而产生电源。其包括感应线圈布置，该感应线圈布置包括在平面结构中布置的一个或多个感应线圈。感应线圈布置配置成响应于存在电场或电磁场扩展通过感应线圈布置的平面而产生电源，和/或配置成响应于以交流电源供能，产生并且辐射通过感应线圈布置的平面的电场或电磁场。布置中的每个太阳能电池部分地或大体上对于电磁场透明，并且其中感应线圈布置与太阳能电池的后表面并列而被支撑。

Description

利用太阳能电池布置产生电源

技术领域

本发明涉及产生电源。特别地，本发明涉及包括太阳能电池布置的装置。

背景技术

向例如移动电话的便携式设备提供集成的太阳能电池布置以便使用太阳能来对设备供电是已知的。也已知在此类的一些设备中使用太阳能对设备的电池进行充电。

发明内容

本发明的第一方面提供一种装置，包括：

太阳能电池布置，包括在平面结构中布置的一个或多个太阳能电池，该太阳能电池布置具有前表面和后表面，该太阳能电池布置可操作于响应于光入射在前表面上而产生电源；以及

感应线圈布置，包括在平面结构中布置的一个或多个感应线圈，感应线圈布置是以下的至少一个：

a)其配置成响应于存在磁场扩展通过感应线圈布置的平面而产生电源，以及

b)其配置成响应于以交流电源供能，产生通过感应线圈布置的平面的磁场，

其中布置中的每个太阳能电池大体上对于磁场透明，并且其中感应线圈布置与太阳能电池的后表面并列而被支撑。

本发明的第二方面提供一种装置，包括：

太阳能产生装置，包括在平面结构中布置的一个或多个太阳能电池，该太阳能产生装置具有前表面和后表面，该太阳能产生装置可操作于响应于光入射于前表面上而产生电源；以及

感应线圈装置，包括在平面结构中布置的一个或多个感应线圈，感应线圈装置是以下的至少一个：

a)其配置成响应于存在磁场扩展通过感应线圈布置的平面而产生电源，以及

b)其配置成响应于以交流电源供能，产生通过感应线圈装置的平面的磁场，

其中太阳能产生装置中的每个太阳能电池大体上对于磁场透明，并且其中感应产生装置与太阳能产生装置的后表面并列而被支撑。

附图说明

现在将仅通过示例参考附图来描述本发明的实施方式，其中：

图1是总体上并入本发明的多个方面的设备的前表面的透视图；

图2是总体上图1的设备的后表面的透视图；

图3是总体上图1的设备的替代形式的后表面的透视图；

图4是示出图1到图3的设备的组件的示意图；

图5是示出在图4中示出的组件的布置的示意平面图；以及

图6是示出图1到图3的设备的组件的示意图。

具体实施方式

首先参考图1，示出设备10，在该例子中设备10是移动电话或智能电话。在附图中可见的最大面是设备10的前表面。设备包括机壳11，其可以采取任意的形式。在设备10的前表面中是触摸屏12。触摸屏12包括设备10的前表面的面积的大部分。在设备10的前表面的一端是扬声器孔径13并且另一端是麦克风孔径14。

在图2和图3中分别示出设备10的后表面的替代形式。

在图2中，在设备10的后表面上提供太阳能电池布置15。太阳能电池布置15占据设备10的后表面的一大半面积。

在图3中，太阳能电池布置15在尺寸上稍小。图3的太阳能电池布置15占据近似于设备10的后表面的一半面积。在设备10的后表面上还有闪光灯16，例如LED闪光灯和照相机透镜17。可以为照相机透镜17提供盖子(未示出)。

图2和图3布置的太阳能电池布置15包括一个或多个太阳能电池。太阳能电池布置15与机壳11集成。替代地，太阳能电池布置15可以固定地连接到机壳11。替代地，太阳能电池布置15可以提供为机壳11的可拆卸后壳的一部分。

在图4中示出太阳能电池布置15。图4是示出设备10的一些组件的示意图。然而，图4并不精确地表示组件之间的空间关系，并且在一些方式上纯粹是示意。

太阳能电池布置15包括第一和第二连接导线18。图4中示出的太阳能电池布置15的最上端表面构成在图2和图3中可见的太阳能电池布置15的一部分。

在太阳能电池布置15下面布置有感应线圈布置19。感应线圈布置包括一个或多个缠绕的导体(在图中不可见)。连接器20连接到感应线圈布置19。

位于感应线圈布置19下的是电池21。感应线圈布置19位于太阳能电池布置15和电池21之间。尽管在图4中，示出的太阳能电池布置15与感应线圈布置19分离，而该感应线圈布置19示为与电池21分离，这纯粹是示意性的。在设备10中，在太阳能电池布置15和感应线圈布置19之间没有分离，或替代地，仅有相对小的分离。类似地，在感应线圈布置19和电池21之间可以有很小的分离。如果太阳能电池布置15和感应线圈布置19形成设备10的后壳的一部分，则外壳的一部分可以存在于感应线圈布置19和电池21之间。

在图5中示出太阳能电池布置15、感应线圈布置19和电池21的相对对准。这里，可以看出太阳能电池布置15的覆盖区完全包含感应线圈布置19的覆盖区。附加地，感应线圈布置19的覆盖区的中心点与太阳能电池布置15的覆盖区的中心点一致。在替代的布置中，太阳能电池布置15的覆盖区完全包含感应线圈布置19的覆盖区，但是它们的中心点并不一致。在另外的实施方式中，感应线圈布置19的覆盖区并不完全由太阳能电池布置15的覆盖区包含。相反，线圈感应19的至少一部分从太阳能电池布置15的边缘突出。在这些实施方式的一些中，太阳能电池布置15和感应线圈19的中心点一致。

太阳能电池布置15可以包括单个的太阳能电池，或可以包括多个彼此连接的太阳能电池。每个太阳能电池可以是多晶的，或其可以是单晶的。太阳能电池包括p掺杂层和n掺杂层，在其最上表面上具有多个导电触点，而在其最后表面上具有多个金属接点。替代地，太阳能电池布置包括染料敏化太阳能电池。

在常规的太阳能电池中，后表面是完全金属化的。金属化提供了有效的电极，并且由此最小化电池内的电子空穴重组。然而，太阳能电池布置15不具有完全的金属化后表面。相反，太阳能电池布置的后表面提供有包括透明导体的电极。后表面电极大体上对于磁场透明。

例如，太阳能电池布置15可以是薄膜太阳能电池布置并且在其后表面上并有薄膜导体。薄膜导体可以包括薄金属层，例如包括有铝、铜或者金。由于其相对小的厚度尺寸，薄膜导体大体上对于磁场透明。然而，因为其包括导电材料，其能够充分起到用于太阳能电池布置15的电极的作用。

例如，太阳能电池布置15可以包括具有本征薄层(HIT)太阳能电池的一个或多个的异质结，如由三洋所生产的。

感应线圈布置19包括一个或多个电导体，每个形成进线圈中。感应线圈布置19的整体形式是相对薄的环形物，并且可以说成是像垫圈。感应线圈布置19可以采取任意合适的形式。其在形状上不需要是圆形或椭圆形，而替代的可以是正方形或矩形。感应线圈布置19有利地覆盖相对大的面积。感应线圈布置19可以具有任意合适的厚度，尽管薄布置可以在例如移动电话的便携式设备中是有益的，在便携式设备中，设计者努力最小化设备体积。

现在将参考图6来描述设备10内的太阳能电池布置15和感应线圈布置19的连接。

在图6中，示出的设备10包括功率管理芯片。包括在功率管理芯片25内的是充电模块26。充电模块被连接以向电池21提供充电功率。功率管理芯片被连接以从电池21接收电力。功率管理芯片25管理向核27提供功率。设备10的其他特征为了方便而从图6省略。

感应线圈19示出为连接到感应电源转换模块28。感应电源转换模块28包括整流和其他电路。感应电源转换模块28操作于向功率管理芯片25提供电源，在存在合适频率的激励磁场下，感应线圈布置19提供电源。

功率管理芯片25配置成测量由感应电源转换模块28所提供的电源的参数。取决于接收到的功率以及设备10的核27和其他组件所需的功率水平，功率管理芯片25可以使用由感应功率转换模块28所提供的电源来通过充电模块26对电池21充电、对设备的组件进行供电，例如核27，或对设备10的组件进行供电以及对电池21进行充电。

太阳能电池布置15连接到太阳能功率转换模块29。太阳能功率模块29配置成向功率管理芯片25提供电源，电源已经由太阳能电池布置15响应于光入射到太阳能电池布置15的最上层表面而产生。太阳能功率转换模块29可以采取任意合适的形式。

功率管理芯片25配置成测量从太阳能功率转换模块29所接收的功率的参数。功率管理芯片25配置成使用测量的参数来做出如何使用提供的功率的决定。功率管理芯片25可以对设备10的核27和其他组件进行供电，或其可以使用充电模块26来对电池21进行充电，或其可以同时执行这些功能的二者。

设备10能够通过接收到的太阳能或通过接收到的磁场能量来被供电和/或充电。此外，这在没有将太阳能电池布置15和感应线圈布置19提供在机壳11的外部表面上的不同位置处来实现。因为太阳能电池布置15没有金属衬底，太阳能电池布置15并不阻止或入射磁场能量。相反，此类的入射磁场能量可以激励感应线圈布置19、其效果可以由感应功率转换模块28来向功率管理芯片25提供电源。

这可以允许更大的设计灵活度。附加地，其可以允许使用具有比利用相应的设备可能实现的更大面积来使用太阳能电池布置，在该相应的设备中，太阳能电池和感应线圈位于设备机壳的不同位置。附加地，就覆盖区而言，其可以允许使用更大的感应线圈布置。替代地，上述的特征可以允许设备对于太阳能电池的给定区域和/或感应线圈布置19的覆盖区具有更小的机壳。

为了使用太阳能，用户通常将他们的设备面向下放置在表面上，从而太阳能电池布置15的上表面将面对天空。相反地，为了使用磁感应充电，用户通常将他们的设备后表面向下放置在感应充电垫或面板之上。这样，对于设备10来说，通常不太可能有同时提供有太阳能电池和磁感应功率。这样，功率管理芯片25可以采取比需要其来同时提供磁感应功率和太阳能功率使用的情形更为简单的形式。

应该注意到的是上述的实施方式不应该被理解为限制性的。一旦本说明书，其他的变形和修改对于本领域技术人员来说将是明显的。

例如，设备10不需要是移动电话或智能电话，而是替代的可以是专用卫星导航设备、个人媒体播放器或者任意其他便携式手持设备。其可以代替的是计算机，例如膝上型或笔记本计算机。另外，除了或替代触摸屏12以外，该设备可以提供有硬件按键。

替代地，设备10可以是充电器。在该实施方式中，设备10包括可充电电池和配置用于使用从入射光或磁场产生的电力来对电池进行充电的电路。

设备10可以配置成从而允许电池可拆卸并且随后安装在另一设备中，用于利用太阳能或磁能对另一设备进行供电而不需要另一设备提供有用于从此类的能量产生电力的装置。

替代地，设备10可以提供有充电电路。这里，一旦设备10的电池已经被充电，则电荷形式的电能可以通过充电电路向另一设备的电池传输。这也允许另一个设备以太阳能或磁能来供能而不需要另一个设备提供有用于从此类的能量产生电力的装置。

在另一个替代的实施方式中，设备10可以提供有感应充电电路，其配置成选择性地以交流电能对感应线圈布置19进行供能。这里，一旦设备10的电池已经被充电，电能可以通过感应充电电路和感应线圈布置19向另一个设备传输。通过这种方式，设备10可以提供有感应充电垫或板的功能性。物理地，设备10可以包括机壳，该机壳具有上表面，在该上表面上存在太阳能电池布置15的上表面。感应线圈布置位于太阳能电池布置15的与上表面相反的侧。当操作在感应充电模式中时，另一个设备放置在设备10的最上表面上，从而另一个设备内的感应线圈布置与当由交流电信号供能时由感应线圈布置产生的磁场耦合。这允许另一个设备以太阳能供电，而不需要另一个设备提供有从太阳能产生电力的装置以及不需要设备10和另一个设备之间的电连接。

仍在另一个替代实施方式中，设备10配置用于使用感应线圈布置19二者来从入射磁场产生电力以及提供充电磁场，用于对另一个设备充电。清楚地，设备10并不同时在两种模式下操作。

此外，本说明书的公开应该理解为包括这里明确或不明确公开的任意新颖性特征或任意新颖性组合或其的任意概括，以及在本申请的审查期间，从其导出的任意应用，可以明确地表达新的权利要求来覆盖任意此类的特征和/或此类特征的组合。

Claims (13)

1.一种装置，包括：

太阳能电池布置，包括在平面结构中布置的一个或多个太阳能电池，该太阳能电池布置具有前表面和导电后表面，该太阳能电池布置可操作于响应于光入射在所述前表面上而产生电源；以及

感应线圈布置，包括在平面结构中布置的一个或多个感应线圈，所述感应线圈布置是以下的至少一个：

a)其配置成响应于存在磁场扩展通过感应线圈布置的平面而产生电源，以及

b)其配置成响应于以交流电源供能，产生通过感应线圈布置的平面的磁场，

其中所述太阳能电池布置对于所述磁场透明，并且其中所述感应线圈布置与所述太阳能电池的后表面并列而被支撑。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述太阳能电池布置的所述后表面包括薄膜导体后电极。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述太阳能电池的覆盖区的中心部分与所述感应线圈布置的覆盖区的中心部分一致。

4.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述太阳能电池的覆盖区与所述感应线圈布置的覆盖区一致。

5.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述感应线圈布置的覆盖区完全落入到所述太阳能电池的覆盖区内。

6.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述太阳能电池布置包括这样类型的一个或多个太阳能电池，所述类型的太阳能电池包括具有本征薄层的异质结。

7.一种装置，包括：

太阳能产生装置，包括在平面结构中布置的一个或多个太阳能电池，该太阳能产生装置具有前表面和导电后表面，该太阳能产生装置可操作于响应于光入射于前表面上而产生电源；以及

感应线圈装置，包括在平面结构中布置的一个或多个感应线圈，感应线圈装置是以下的至少一个：

a)其配置成响应于存在磁场扩展通过感应线圈布置的平面而产生电源，以及

b)其配置成响应于以交流电源供能，产生通过感应线圈布置的平面的磁场，

其中所述太阳能产生装置对于磁场透明，并且其中所述感应线圈装置与所述太阳能产生装置的后表面并列而被支撑。

8.根据权利要求7所述的装置，其中所述太阳能产生装置的所述后表面包括薄膜导体后电极。

9.一种设备，包括如任一前述权利要求所述的装置。

10.根据权利要求9所述的设备，其中所述设备是移动通信设备。

11.根据权利要求10所述的设备，其中所述移动通信设备是移动电话或智能电话。

12.根据权利要求9所述的设备，其中所述设备包括可充电电池以及充电电路，用于为另一个设备充电。

13.根据权利要求12所述的设备，其中所述充电电路配置成向所述一个或多个感应线圈提供交流电源。