CN105515164B - 电源组件及电子设备 - Google Patents

电源组件及电子设备 Download PDF

Info

Publication number
CN105515164B
CN105515164B CN201610055608.3A CN201610055608A CN105515164B CN 105515164 B CN105515164 B CN 105515164B CN 201610055608 A CN201610055608 A CN 201610055608A CN 105515164 B CN105515164 B CN 105515164B
Authority
CN
China
Prior art keywords
cathode
anode
energy
photo
conversion element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201610055608.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105515164A (zh
Inventor
江峰
王龙
周莉
刘兴东
刘科
何璇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BOE Technology Group Co Ltd
Original Assignee
BOE Technology Group Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BOE Technology Group Co Ltd filed Critical BOE Technology Group Co Ltd
Priority to CN201610055608.3A priority Critical patent/CN105515164B/zh
Publication of CN105515164A publication Critical patent/CN105515164A/zh
Priority to PCT/CN2016/100151 priority patent/WO2017128751A1/zh
Priority to US15/532,010 priority patent/US10284005B2/en
Application granted granted Critical
Publication of CN105515164B publication Critical patent/CN105515164B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
    • H02J7/35—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering with light sensitive cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/053—Energy storage means directly associated or integrated with the PV cell, e.g. a capacitor integrated with a PV cell
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/06—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers
    • H01L31/075—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PIN type, e.g. amorphous silicon PIN solar cells
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
    • H02J7/345—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering using capacitors as storage or buffering devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S40/00—Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
    • H02S40/30—Electrical components
    • H02S40/38—Energy storage means, e.g. batteries, structurally associated with PV modules
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/548—Amorphous silicon PV cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E70/00—Other energy conversion or management systems reducing GHG emissions
    • Y02E70/30—Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

本发明提供了一种电源组件及电子设备，该电源组件包括光电转换元件、储能电容、储能电池以及能量管理模块，所述能量管理模块用于控制所述光电转换元件对所述储能电容、所述储能电池的充电以及控制所述储能电容对所述储能电池的充电。本发明能够持续长时间且稳定的提供电力。

Description

电源组件及电子设备
技术领域
本发明涉及电池领域，尤其涉及一种电源组件及电子设备。
背景技术
随着物联网发展速度的加快，对终端传感器的需求越来越大，目前的传感器普遍体积偏大，使用不方便，未来的传感器会朝着小型化，薄膜化，无人管理化发展，这种发展趋势就要求传感器的电源系统必须满足轻薄和持久两大特点，因此，寻求一种能够持续长时间且稳定的提供电力的电源组件是目前亟待解决的技术问题。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：提供一种电源组件及电子设备，能够持续长时间且稳定的提供电力。
(二)技术方案
为解决上述技术问题，本发明的技术方案提供了一种电源组件，包括光电转换元件、储能电容、储能电池以及能量管理模块，所述能量管理模块用于控制所述光电转换元件对所述储能电容、所述储能电池的充电以及控制所述储能电容对所述储能电池的充电。
优选地，所述能量管理模块包括检测单元、第一开关单元、第二开关单元、第三开关单元和控制单元；
所述检测单元用于检测所述光电转换元件的输出电压以及所述储能电容和所述储能电池的剩余电量；
所述控制单元用于当所述光电转换元件的输出电压大于第一预设值且所述储能电池的剩余电量小于第二预设值时通过所述第一开关单元控制所述光电转换元件对所述储能电池进行充电，当所述光电转换元件的输出电压大于所述第一预设值且所述储能电容的剩余电量小于第三预设值时通过所述第二开关单元控制所述光电转换元件对所述储能电容进行充电，当所述储能电容的电量大于第四预设值且所述储能电池的剩余电量小于所述第二预设值时通过所述第三开关单元控制所述储能电容对所述储能电池进行充电，所述第四预设值小于所述第三预设值。
优选地，所述光电转换元件的阳极包括相互绝缘的第一阳极和第二阳极，所述光电转换元件的阴极包括相互绝缘的第一阴极和第二阴极；
所述储能电容的阳极包括相互绝缘的第三阳极和第四阳极，所述储能电容的阴极包括相互绝缘的第三阴极和第四阴极；
所述储能电池的阳极包括相互绝缘的第五阳极和第六阳极，所述储能电池的阴极包括相互绝缘的第五阴极和第六阴极；
其中，所述第一开关单元用于控制所述第一阳极与所述第五阴极的通断和/或所述第一阴极与所述第五阳极的通断，所述第二开关单元用于控制所述第二阳极与所述第四阴极的通断和/或所述第二阴极与所述第四阳极的通断，所述第三开关单元用于控制所述第三阳极与所述第六阴极的通断和/或所述第三阴极与所述第六阳极的通断。
优选地，所述光电转换元件包括p型半导体层、n型半导体层以及位于所述p型半导体层与所述n型半导体层之间的i型半导体层，所述第一阳极和所述第二阳极设置在所述n型半导体层背向所述i型半导体层的一侧，所述第一阴极和所述第二阴极设置在所述p型半导体层背向所述i型半导体层的一侧。
优选地，所述第一阳极和所述第二阳极分别呈梳状且相互交叉排列，所述第一阴极和所述第二阴极分别呈梳状且相互交叉排列。
优选地，所述储能电容包括第一电解质层，所述第三阳极和所述第四阳极设置在所述第一电解质层的一侧，所述第三阴极和所述第四阴极设置在所述第一电解质层的另一侧。
优选地，所述第三阳极和所述第四阳极分别呈梳状且相互交叉排列，所述第三阴极和所述第四阴极分别呈梳状且相互交叉排列。
优选地，所述储能电池包括第二电解质层，所述第五阳极和所述第六阳极设置在所述第二电解质层的一侧，所述第五阴极和所述第六阴极设置在所述第二电解质层的另一侧。
优选地，第五阳极和第六阳极为分别呈梳状且相互交叉排列，所述第五阴极和所述第六阴极分别呈梳状且相互交叉排列。
优选地，还包括衬底基板，所述光电转换元件、所述储能电容以及所述储能电池设置在所述衬底基板上。
优选地，所述光电转换元件、所述储能电容、所述储能电池层叠设置在所述衬底基板上。
优选地，所述储能电池、所述储能电容、所述光电转换元件依次设置在所述衬底基板上。
优选地，所述储能电池与所述储能电容之间以及所述储能电容与所述光电转换元件之间设置有绝缘层。
优选地，所述光电转换元件、所述储能电容、所述储能电池同层设置在所述衬底基板上。
为解决上述技术问题，本发明还提供了一种电子设备，包括上述的电源组件。
(三)有益效果
本发明提供的电源组件包括光电转换元件、储能电容、储能电池，在能量管理模块的控制下，光电转换元件可以将接收的光能(如太阳光)转换为电能，转换得到的电能不但可以对用电器件进行供电，同时还可以给储能电容和储能电池充电，此外，在光电转换元件无法工作的情况下(如阴雨天气，夜晚等)，储能电容可以在对用电器件供电的同时给储能电池充电，进而实现了对用电器件长时间且稳定的提供电力。
附图说明
图1是本发明实施方式提供的第一种电源组件的示意图；
图2是本发明实施方式提供的第二种电源组件的示意图；
图3是本发明实施方式提供的一种光电转换元件的示意图；
图4是本发明实施方式提供的一种光电转换元件的阳极层的示意图；
图5是本发明实施方式提供的一种光电转换元件的阴极层的示意图；
图6是本发明实施方式提供的一种储能电容的示意图；
图7是本发明实施方式提供的一种储能电池的示意图；
图8是本发明实施方式提供的第三种电源组件的示意图；
图9是本发明实施方式提供的第四种电源组件的示意图；
图10是本发明实施方式提供的第五种电源组件的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本发明实施方式提供了一种电源组件，该电源组件包括光电转换元件、储能电容、储能电池以及能量管理模块，所述能量管理模块用于控制所述光电转换元件对所述储能电容、所述储能电池的充电以及控制所述储能电容对所述储能电池的充电。
本发明实施方式提供的电源组件包括光电转换元件、储能电容、储能电池，在能量管理模块的控制下，光电转换元件可以将接收的光能(如太阳光)转换为电能，转换得到的电能不但可以对用电器件进行供电，同时还可以给储能电容和储能电池充电，此外，在光电转换元件无法工作的情况下(如阴雨天气，夜晚等)，储能电容可以在对用电器件供电的同时给储能电池充电，进而实现了对用电器件长时间且稳定的提供电力。
例如，能量管理模块可以包括检测单元、第一开关单元、第二开关单元、第三开关单元和控制单元；
所述检测单元用于检测所述光电转换元件的输出电压以及所述储能电容和所述储能电池的剩余电量；
所述控制单元用于当所述光电转换元件的输出电压大于第一预设值且所述储能电池的剩余电量小于第二预设值时通过所述第一开关单元控制所述光电转换元件对所述储能电池进行充电，当所述光电转换元件的输出电压大于所述第一预设值且所述储能电容的剩余电量小于第三预设值时通过所述第二开关单元控制所述光电转换元件对所述储能电容进行充电，当所述储能电容的电量大于第四预设值且所述储能电池的剩余电量小于所述第二预设值时通过所述第三开关单元控制所述储能电容对所述储能电池进行充电，所述第四预设值小于所述第三预设值。
参见图1，图1是本发明实施方式提供的一种电源组件的示意图，该电源组件包括光电转换元件100、储能电容200、储能电池300以及能量管理器；
其中，能量管理模块可以包括检测单元410、第一开关单元、第二开关单元、第三开关单元和控制单元430，其中，第一开关单元包括用于控制光电转换元件100的阳极101与储能电池的阴极302之间通断的开关元件421以及控制光电转换元件100的阴极102与储能电池的阳极301之间通断的开关元件422，第二开关单元包括用于控制光电转换元件100的阳极101与储能电容的阴极202之间通断的开关元件423以及控制光电转换元件100的阴极102与储能电容的阳极201之间通断的开关元件424，第三开关单元包括用于控制储能电容的阳极201与储能电池的阴极302之间通断的开关元件425以及控制储能电容的阴极202与储能电池的阳极301之间通断的开关元件426；
对于上述的电源组件，当检测单元检测到光电转换元件的输出电压大于第一预设值且储能电池的剩余电量小于第二预设值时可以控制开关元件421以及开关元件422导通，使光电转换元件开始对储能电池进行充电，当检测单元检测到光电转换元件的输出电压大于第一预设值且储能电容的剩余电量小于第二预设值时可以控制开关元件423以及开关元件424导通，使光电转换元件开始对储能电容进行充电，当储能电容的电量大于第四预设值且储能电池的剩余电量小于第二预设值时，可以控制开关元件421、开关元件422、开关元件423以及开关元件424断开，同时控制开关元件425以及开关元件426导通，使储能电容开始对储能电池进行充电，例如，在阴雨天气、夜晚时，光电转换元件的输出电压小于或等于第一预设值，判断光电转换元件无法工作，则可以控制开关元件421、开关元件422、开关元件423以及开关元件424断开，同时若检测单元检测储能电容的电量大于第四预设值且储能电池的剩余电量小于第二预设值，则可以控制开关元件425以及开关元件426导通，使储能电容开始对储能电池进行充电。
优选地，为了能够实现光电转换元件、储能电容以及储能电池能够同时工作，上述的三种电源器件各自可以包括多组阳极和阴极接口；
例如，所述光电转换元件的阳极可以包括相互绝缘的第一阳极和第二阳极，所述光电转换元件的阴极可以包括相互绝缘的第一阴极和第二阴极；
所述储能电容的阳极可以包括相互绝缘的第三阳极和第四阳极，所述储能电容的阴极可以包括相互绝缘的第三阴极和第四阴极；
所述储能电池的阳极可以包括相互绝缘的第五阳极和第六阳极，所述储能电池的阴极可以包括相互绝缘的第五阴极和第六阴极；
其中，所述第一开关单元用于控制所述第一阳极与所述第五阴极的通断和/或所述第一阴极与所述第五阳极的通断，所述第二开关单元用于控制所述第二阳极与所述第四阴极的通断和/或所述第二阴极与所述第四阳极的通断，所述第三开关单元用于控制所述第三阳极与所述第六阴极的通断和/或所述第三阴极与所述第六阳极的通断。
图2是本发明实施方式提供的第二种电源组件的示意图，该电源组件包括光电转换元件100、储能电容200以及储能电池300以及能量管理器；
所述光电转换元件100包括相互绝缘的第一阳极111和第二阳极112以及相互绝缘的第一阴极121和第二阴极122；
所述储能电容200包括相互绝缘的第三阳极211和第四阳极212以及相互绝缘的第三阴极221和第四阴极222；
所述储能电池300包括相互绝缘的第五阳极311和第六阳极312以及相互绝缘的第五阴极321和第六阴极322；
其中，所述第一阴极121与所述第五阳极311电连接，所述第二阴极122与所述第四阳极212电连接，所述第三阴极221与所述第六阳极312电连接；
能量管理模块包括检测单元410、第一开关单元、第二开关单元、第三开关单元和控制单元430，其中，第一开关单元包括用于控制所述第一阳极111与所述第五阴极321之间通断的开关元件427，第二开关单元包括用于控制所述第二阳极112与所述第四阴极222之间通断的开关元件428，第三开关单元包括用于控制所述第三阳极211与所述第六阴极322之间通断的开关元件429；
本发明实施方式提供的电源组件，通过光电转换元件可以将接收的光能(如太阳光)转换为电能，转换得到的电能不但可以对用电器件进行供电，同时还可以给储能电容和储能电池充电，在光电转换元件无法工作的情况下(如阴雨天气，夜晚等)，充满电的储能电容可以在对用电器件供电的同时给储能电池充电，在储能电容放电完毕之后，储能电池继续给用电器件供电，直到光电转换元件重新工作，进而实现了对用电器件长时间且稳定的提供电力。
具体地，当检测单元检测到光电转换元件的输出电压大于第一预设值且储能电池的剩余电量小于第二预设值时可以控制开关元件427导通，使光电转换元件开始对储能电池进行充电，当检测单元检测到光电转换元件的输出电压大于第一预设值且储能电容的剩余电量小于第二预设值时可以控制开关元件428导通，使光电转换元件开始对储能电容进行充电，当储能电容的电量大于第四预设值且储能电池的剩余电量小于第二预设值时，可以控制开关元件429导通，使储能电容开始对储能电池进行充电，本发明实施方式提供的电源组件可以实现在光电转换元件对存储电容和存储电池充电的同时，存储电容也能对存储电池进行充电。
其中，在本发明中，光电转换元件、储能电容以及储能电池可以采用薄膜结构，从而可以减小电源组件的体积，实现轻薄化；
例如，本发明实施方式中电源组件的光电转换元件可以为薄膜太阳能电池，其结构可以如图3所示，该光电转换元件包括设置在衬底基板500上的阳极层110(用作光电转换元件的阳极)、阴极层120(用作光电转换元件的阴极)以及位于阳极层110与阴极层120之间的PIN型半导体层；
其中，阳极层110和阴极层120可以为金属材料(如Al)，也可以采用透明导电材料(如ITO)形成，例如，对于图2所示电源组件中的光电转换元件，阳极层110包括相互绝缘的第一阳极111和第二阳极112，阴极层120包括相互绝缘的第一阴极121和第二阴极122，该PIN型半导体层为掺杂和非掺杂的非晶硅，其包括p型半导体层140、n型半导体层130以及位于所述p型半导体层140与所述n型半导体层130之间的i型半导体层150，所述第一阳极和所述第二阳极设置在所述n型半导体层背向所述i型半导体层的一侧，所述第一阴极和所述第二阴极设置在所述p型半导体层背向所述i型半导体层的一侧，其中，阳极层110和阴极层120的厚度可以为100-500纳米，p型半导体层140的厚度可以为1000-2000纳米，i型半导体层150的厚度可以为100-200纳米，n型半导体层130的厚度可以为100-200纳米；
光电转换元件通过互绝缘的第一阳极111和第二阳极112以及相互绝缘的第一阴极121和第二阴极122从而可以形成两组独立的阴极和阳极接口，通过该两组独立的阴极和阳极接口可以分别为储能电容和储能电池充电，优选地，阳极层110可以如图4所示，其中的第一阳极111和第二阳极112分别呈梳状且相互交叉排列，阴极层120可以如图5所示，第一阴极121和所述第二阴极122分别呈梳状且相互交叉排列，通过使光电转换元件的双阴极和双阳极设为手指交叉状图案，从而可以提高每个阴极电极或者阳极电极的有效作用面积。
例如，本发明实施方式中电源组件的储能电容可以为薄膜超级电容，其结构可以如图6所示，该储能电容包括设置在衬底基板500上的阳极层210、阴极层220以及第一电解质层230，其中，阳极层210和阴极层220的材料可以为导电性能较好的金属材料(如Al)，也可以为透明导电材料(如ITO)，例如，对于图2所示电源组件中的储能电容，阳极层210包括相互绝缘的第三阳极211和第四阳极212，阴极层220包括相互绝缘的第三阴极221和第四阴极222，第三阳极211和第四阳极212设置在第一电解质层230的一侧，第三阴极221和第四阴极222设置在第一电解质层230的另一侧，该第一电解质层230中的电解质可以为钨酸铅掺杂Al2O3或者其他高介电常数材料，其中，阳极层210和阴极层220的厚度可以为100-500纳米，第一电解质层230的厚度可以为500-2000纳米；
储能电容通过互绝缘的第三阳极211和第四阳极212以及相互绝缘的第三阴极221和第四阴极222从而可以形成两组独立的阴极和阳极接口，通过该两组独立的阴极和阳极接口可以接收光电转换元件的充电，并在光电转换元件不工作时对储能电池进行充电，优选地，对于该储能电容的阳极层210和阴极层220，也可以采用与上述光电转换元件的阳极层和阴极层相同的结构(即图4和图5中的电极形状)，其中，第三阳极211和第四阳极212分别呈梳状且相互交叉排列，第三阴极221和第四阴极222分别呈梳状且相互交叉排列。
例如，本发明实施方式中电源组件的储能电池可以为固态薄膜锂离子电池，其结构可以如图7所示，该储能电池包括设置在衬底基板500上的阳极层310、阴极层320以及第二电解质层330，其中，阴极层320的材料可以为LiCoO2、LiMn2O4、CoNOx、LiFePO4，阳极层310的材料为Li、Sn3N4、石墨、石墨烯、CNT、银纳米线等，例如，对于图2所示电源组件中的储能电池，阳极层310可以包括相互绝缘的第五阳极311和第六阳极312，阴极层320可以包括相互绝缘的第五阴极321和第六阴极322，第五阳极311和第六阳极312设置在所述第二电解质层的一侧，第五阴极321和第六阴极322设置在所述第二电解质层的另一侧，该第二电解质层330中的电解质材料可以为LiPON或者Li-P-W-O-N材料体系，其中，阳极层310和阴极层320的厚度可以为100-500纳米，第二电解质层330的厚度可以为200-1000纳米；
储能电池通过相互绝缘的第五阳极311和第六阳极312以及相互绝缘的第五阴极321和第六阴极322从而可以形成两组独立的阴极和阳极接口，通过该两组独立的阴极和阳极接口可以分别接收光电转换元件和储能电容的充电，优选地，对于该储能电池的阳极层310和阴极层320，也可以采用与上述光电转换元件的阳极层和阴极层相同的结构(即图4和图5中的电极形状)，其中，第五阳极311和第六阳极312为分别呈梳状且相互交叉排列，第五阴极321和第六阴极322分别呈梳状且相互交叉排列。
在本发明中，光电转换元件、储能电容以及储能电池中的各层材料的厚度可以根据器件设计决定，各层的制备方法可以根据实际情况选择溅射沉积、溶液法沉积(旋涂，打印，印刷等)以及化学气相沉积等方法。
优选地，为节省空间，实现器件的微型化，光电转换元件、储能电容以及储能电池可以采用垂直布局的设置方式，参见图8，该电源组件包括光电转换元件100、储能电容200、储能电池300以及衬底基板500，其中，所述光电转换元件100、所述储能电容200、所述储能电池300层叠设置在所述衬底基板500上；
优选地，光电转换元件可以设置在上述层叠结构的最上方，从而便于接收外部光线，例如可以如图8所示，所述储能电池300、所述储能电容200、所述光电转换元件100依次设置在所述衬底基板500上，此外，为避免相互之间产生短路，还可以在储能电池与储能电容之间以及储能电容与光电转换元件之间设置绝缘层600，其具体结构如图9所示，在该电源组件中，衬底基板500可以为玻璃基板，也可以为其他基板(如硅片，柔性PET基板等)，绝缘层600的材料可以为SiNx，储能电池的阴极层320的材料可以为LiCoO2，第二电解质层330中的电解质可以为LiPON，阳极层310的材料可以为Li；储能电容的阴极层220的材料可以为Al，第一电解质层230的电解质包括Al2O3和PbWO3，阳极层210的材料为Al；光电转换元件的阴极层120材料可以为ITO，p型半导体层140的材料为p型非晶硅，i型半导体层150的材料为i型非晶硅，n型半导体层130的材料为n型非晶硅，阳极层110的材料为Al或者ITO。
此外，光电转换元件、储能电容以及储能电池可以采用水平布局的设置方式，参见图10，该电源组件包括光电转换元件100、储能电容200、储能电池300以及衬底基板500，其中，所述光电转换元件100、所述储能电容200、所述储能电池300同层设置在所述衬底基板500上，相比图8中的电源组件，本实施方式中的电源组件具备更好的弯曲折叠性能。
本发明实施方式提供的电源组件，集成了光电转换元件、储能电容以及储能电池，并且三种电源器件各自包括两组独立的阴极和阳极接口，通过上述的连接方式，可以将光电转换元件作为总的能量来源，为储能电容和储能电池充电，并且在光电转换元件不工作时，储能电容对储能电池充电，通过上述方式，可以在在无光照情况下有效延长供电时间，而在有光照的情况下可以实现不间断供电。
本发明提供的电源组件，包含可进行光电转换的电转换元件、可进行电能临时存储的储能电容以及可进行电能长期存储的储能电池，在能量管理模块的管理下，能够保证对物联网终端上用于信息搜集或通讯的设备进行长时间、稳定地供电，同时，由于采用薄膜结构，该电源组件可以实现产品的轻薄化，满足物联网终端移动性强的特点。
此外，本发明实施方式还提供了一种电子设备，包括上述的电源组件。例如，该电子设备可以为物联网终端上用于信息搜集或通讯的设备，如传感器、RFID、NFC等。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (14)

1.一种电源组件，其特征在于，包括光电转换元件、储能电容、储能电池以及能量管理模块，所述能量管理模块用于控制所述光电转换元件对所述储能电容、所述储能电池的充电以及控制所述储能电容对所述储能电池的充电；
所述能量管理模块包括检测单元、第一开关单元、第二开关单元、第三开关单元和控制单元；
所述光电转换元件的阳极包括相互绝缘的第一阳极和第二阳极，所述光电转换元件的阴极包括相互绝缘的第一阴极和第二阴极；
所述储能电容的阳极包括相互绝缘的第三阳极和第四阳极，所述储能电容的阴极包括相互绝缘的第三阴极和第四阴极；
所述储能电池的阳极包括相互绝缘的第五阳极和第六阳极，所述储能电池的阴极包括相互绝缘的第五阴极和第六阴极；
其中，所述第一开关单元用于控制所述第一阳极与所述第五阴极的通断和/或所述第一阴极与所述第五阳极的通断，所述第二开关单元用于控制所述第二阳极与所述第四阴极的通断和/或所述第二阴极与所述第四阳极的通断，所述第三开关单元用于控制所述第三阳极与所述第六阴极的通断和/或所述第三阴极与所述第六阳极的通断。
2.根据权利要求1所述的电源组件，其特征在于，
所述检测单元用于检测所述光电转换元件的输出电压以及所述储能电容和所述储能电池的剩余电量；
所述控制单元用于当所述光电转换元件的输出电压大于第一预设值且所述储能电池的剩余电量小于第二预设值时通过所述第一开关单元控制所述光电转换元件对所述储能电池进行充电，当所述光电转换元件的输出电压大于所述第一预设值且所述储能电容的剩余电量小于第三预设值时通过所述第二开关单元控制所述光电转换元件对所述储能电容进行充电，当所述储能电容的电量大于第四预设值且所述储能电池的剩余电量小于所述第二预设值时通过所述第三开关单元控制所述储能电容对所述储能电池进行充电，所述第四预设值小于所述第三预设值。
3.根据权利要求1所述的电源组件，其特征在于，所述光电转换元件包括p型半导体层、n型半导体层以及位于所述p型半导体层与所述n型半导体层之间的i型半导体层，所述第一阳极和所述第二阳极设置在所述n型半导体层背向所述i型半导体层的一侧，所述第一阴极和所述第二阴极设置在所述p型半导体层背向所述i型半导体层的一侧。
4.根据权利要求3所述的电源组件，其特征在于，所述第一阳极和所述第二阳极分别呈梳状且相互交叉排列，所述第一阴极和所述第二阴极分别呈梳状且相互交叉排列。
5.根据权利要求1所述的电源组件，其特征在于，所述储能电容包括第一电解质层，所述第三阳极和所述第四阳极设置在所述第一电解质层的一侧，所述第三阴极和所述第四阴极设置在所述第一电解质层的另一侧。
6.根据权利要求5所述的电源组件，其特征在于，所述第三阳极和所述第四阳极分别呈梳状且相互交叉排列，所述第三阴极和所述第四阴极分别呈梳状且相互交叉排列。
7.根据权利要求1所述的电源组件，其特征在于，所述储能电池包括第二电解质层，所述第五阳极和所述第六阳极设置在所述第二电解质层的一侧，所述第五阴极和所述第六阴极设置在所述第二电解质层的另一侧。
8.根据权利要求7所述的电源组件，其特征在于，第五阳极和第六阳极为分别呈梳状且相互交叉排列，所述第五阴极和所述第六阴极分别呈梳状且相互交叉排列。
9.根据权利要求1-8任一所述的电源组件，其特征在于，还包括衬底基板，所述光电转换元件、所述储能电容以及所述储能电池设置在所述衬底基板上。
10.根据权利要求9所述的电源组件，其特征在于，所述光电转换元件、所述储能电容、所述储能电池层叠设置在所述衬底基板上。
11.根据权利要求10所述的电源组件，其特征在于，所述储能电池、所述储能电容、所述光电转换元件依次设置在所述衬底基板上。
12.根据权利要求11所述的电源组件，其特征在于，所述储能电池与所述储能电容之间以及所述储能电容与所述光电转换元件之间设置有绝缘层。
13.根据权利要求9所述的电源组件，其特征在于，所述光电转换元件、所述储能电容、所述储能电池同层设置在所述衬底基板上。
14.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求1-13任一所述的电源组件。
CN201610055608.3A 2016-01-27 2016-01-27 电源组件及电子设备 Active CN105515164B (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610055608.3A CN105515164B (zh) 2016-01-27 2016-01-27 电源组件及电子设备
PCT/CN2016/100151 WO2017128751A1 (zh) 2016-01-27 2016-09-26 电源组件及电子设备
US15/532,010 US10284005B2 (en) 2016-01-27 2016-09-26 Power supply assembly and electronic device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610055608.3A CN105515164B (zh) 2016-01-27 2016-01-27 电源组件及电子设备

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105515164A CN105515164A (zh) 2016-04-20
CN105515164B true CN105515164B (zh) 2018-04-13

Family

ID=55722921

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610055608.3A Active CN105515164B (zh) 2016-01-27 2016-01-27 电源组件及电子设备

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10284005B2 (zh)
CN (1) CN105515164B (zh)
WO (1) WO2017128751A1 (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105515164B (zh) * 2016-01-27 2018-04-13 京东方科技集团股份有限公司 电源组件及电子设备
US20190319575A1 (en) * 2018-04-12 2019-10-17 The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. Systems and Methods for In-Situ Energy Storage and Control Within Solar Panel
US11184831B2 (en) 2018-12-31 2021-11-23 Itron, Inc. Solar-powered relay for coupling remotely-located leaf nodes to a wireless network
US11296539B2 (en) * 2018-12-31 2022-04-05 Itron, Inc. Solar hybrid battery for powering network devices over extended time intervals

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1639816A (zh) * 2001-10-22 2005-07-13 原子能委员会 薄膜型快速再充电的能量储存装置
CN101180692A (zh) * 2005-05-18 2008-05-14 松下电器产业株式会社 数字信号处理设备
CN102683443A (zh) * 2012-04-17 2012-09-19 郭建国 场效应型薄膜电池与微电源一体化集成的光伏电池板组件
CN103066209A (zh) * 2013-01-15 2013-04-24 陈卫兵 一种太阳电池及其制备方法
CN103139936A (zh) * 2013-01-18 2013-06-05 西北农林科技大学 能量自供给的无线传感器网络节点
CN105186606A (zh) * 2015-08-27 2015-12-23 中南大学 一种独立式微功率太阳能电源及其实现方法

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3089070A (en) * 1957-09-03 1963-05-07 Hoffman Electronics Corp Photoelectric converter or the like
JP2671809B2 (ja) * 1994-06-30 1997-11-05 日本電気株式会社 非接触型充電装置
CN101535923B (zh) * 2006-11-02 2013-04-10 日本电气株式会社 具有发电功能的电子装置
US8120331B2 (en) * 2007-09-13 2012-02-21 Ricoh Company, Ltd. Power supply device, scanner power supply device, and image forming apparatus
TWM352832U (en) * 2008-10-23 2009-03-11 Golden Sun News Tech Co Ltd Charging device for portable solar cell
CN101383019A (zh) 2008-10-30 2009-03-11 浙江与时科技有限公司 无线充电式微电源射频识别标签
CN101989493A (zh) * 2009-08-07 2011-03-23 纵坚平 一种有电量锁存功能的陶瓷电容器暨物理电池
CN102347518B (zh) 2011-06-24 2014-01-22 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 一种高体积比能量密度微能源系统及其制作方法
CN102810407A (zh) 2012-07-31 2012-12-05 中国科学院化学研究所 一种高储能纯固态超级电容器的制备方法
CN103413694B (zh) 2013-07-24 2015-12-09 南京大学 一种平面固态超级电容器的制备方法
US20150130395A1 (en) * 2013-11-12 2015-05-14 Kreg Louis Rice Graphene-in-structure electrical energy storage
KR20230056054A (ko) * 2014-03-03 2023-04-26 브릴리언트 라이트 파워, 인크. 광전 발전 시스템 및 이에 관한 방법
CN204271201U (zh) 2014-12-23 2015-04-15 Tcl集团股份有限公司 一种固态锂离子薄膜电池
CN105515164B (zh) * 2016-01-27 2018-04-13 京东方科技集团股份有限公司 电源组件及电子设备

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1639816A (zh) * 2001-10-22 2005-07-13 原子能委员会 薄膜型快速再充电的能量储存装置
CN101180692A (zh) * 2005-05-18 2008-05-14 松下电器产业株式会社 数字信号处理设备
CN102683443A (zh) * 2012-04-17 2012-09-19 郭建国 场效应型薄膜电池与微电源一体化集成的光伏电池板组件
CN103066209A (zh) * 2013-01-15 2013-04-24 陈卫兵 一种太阳电池及其制备方法
CN103139936A (zh) * 2013-01-18 2013-06-05 西北农林科技大学 能量自供给的无线传感器网络节点
CN105186606A (zh) * 2015-08-27 2015-12-23 中南大学 一种独立式微功率太阳能电源及其实现方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN105515164A (zh) 2016-04-20
US10284005B2 (en) 2019-05-07
WO2017128751A1 (zh) 2017-08-03
US20180069427A1 (en) 2018-03-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Gurung et al. Solar charging batteries: advances, challenges, and opportunities
Wu et al. Solar-driven integrated energy systems: State of the art and challenges
Ostfeld et al. Flexible photovoltaic power systems: integration opportunities, challenges and advances
CN102800734B (zh) 太阳能发电储电集成器件
CN104900672B (zh) 一种钙钛矿太阳能电池-超级电容器结合的集成器件
US4740431A (en) Integrated solar cell and battery
CN105515164B (zh) 电源组件及电子设备
Kin et al. Efficient area matched converter aided solar charging of lithium ion batteries using high voltage perovskite solar cells
CA3179047C (en) Thermoelectric recycling structure and energy apparatus employing same
CN105474441B (zh) 全固体型二次电池、其制造方法及电子设备
CN102064213A (zh) 外加电场效应薄膜光伏电池及与电场源集成的光伏电池板
CN106104962A (zh) 充电电路以及使用该种充电电路的模块
Wang et al. Emerging photo‐integrated rechargeable aqueous zinc‐ion batteries and capacitors toward direct solar energy conversion and storage
JP2014154223A (ja) 二次電池モジュールおよび太陽電池−二次電池一体型給電素子
JP2011008967A (ja) 太陽電池複合リチウム電池モジュール
CN206757240U (zh) 一种显示装置
WO2015096523A1 (zh) 电池装置及电子设备
Song et al. Progress in photocapacitors: A review
CN108963026B (zh) 一种发电储能一体化电池及其制作方法
CN104319347A (zh) 一种有机聚合物太阳能电池及其制造方法
KR102152034B1 (ko) 유기태양전지 모듈 및 이의 제조방법
CN109463854A (zh) 一种太阳能智能手环
US20240333212A1 (en) Supercapacitor-implemented solar cell with integrated photovoltaics and energy storage
US20230378572A1 (en) Photo rechargeable electrochemical energy storage device
CN211265494U (zh) 一种基于tft技术制作的新型太阳能电池

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant