柔性太阳能光伏一种新的可持续电力生产和传输方法

如今，对新能源生产和转移相关解决方案的需求越来越重要。电子应用对我们的生活产生了巨大的影响。这就是为什么考虑使用能够减少温室效应和二氧化碳排放的可持续方法也很重要。

与基于化石燃料的传统能源相比，利用太阳能、风能、波浪运动和生物质能等替代能源生产能源的能力可以显着减少环境影响和污染排放。例如，太阳能可以帮助发展中国家或小型山区和农村社区配备高效、经济和几乎零环境影响的发电厂来发电。近年来，光伏电池板经历了快速而显着的发展，为用户提供了越来越高效和可靠的解决方案，这些解决方案需要减少维护，并且即使在太阳辐射较低的条件下也能够产生能量。同时，安装的简单性也增加了，受到引入能够适应各种类型表面的柔性面板的青睐。光伏系统通常与用于存储产生的电力的特殊单元相结合，由或多或少根据可用预算演变而来的蓄电池制成。这些电池可以在白天积累能量，然后在夜间用于照明和为不同的负载供电。不仅如此，它们还能够检测停电，在发生电源故障时自动成为主要能源。与发电机不同，蓄电池能够在不使用燃料的情况下以无声的方式提供能量。根据可用预算或多或少地用蓄电池制成。这些电池可以在白天积累能量，然后在夜间用于照明和为不同的负载供电。不仅如此，它们还能够检测停电，在发生电源故障时自动成为主要能源。与发电机不同，蓄电池能够在不使用燃料的情况下以无声的方式提供能量。根据可用预算或多或少地用蓄电池制成。这些电池可以在白天积累能量，然后在夜间用于照明和为不同的负载供电。不仅如此，它们还能够检测停电，在发生电源故障时自动成为主要能源。与发电机不同，蓄电池能够在不使用燃料的情况下以无声的方式提供能量。

与能源生产同等重要的是能量的传输，尤其是如果这可以通过无线方式进行，而不需要使用笨重且通常令人讨厌的电缆。近来，基于电磁感应原理的无线电力传输技术由于两个已成为优先事项的应用而重新受到关注。第一个与消费电子领域有关，涉及电池供电的移动设备（通常是智能手机）的充电，只需将它们放在能够通过传导传输电力的合适电源上即可充电。第二个主要应用涉及电动和插电式混合动力汽车的电池充电，通过可以放置在汽车下方地板上甚至集成到路面上的设备进行充电。

在接下来的段落中，将介绍两个高度创新的实际应用，涉及利用太阳能作为电力来源和在各种类型的环境中传输无线能量。

柔性太阳能光伏

位于桑德兰（英国）的 Power Roll 开发了一种创新的太阳能薄膜模型，能够产生和储存能量。这种太阳能薄膜轻巧灵活，能够适应任何类型的表面，发电成本比传统光伏电池板低 20 倍。新技术基于带有数千个微槽图案的柔性薄膜。每个微槽只有几微米厚，比人的头发还小。

该解决方案提供的优势如下：

低成本：成品0.03美元/瓦；

重量轻：0.3 kg/m 2；

易于安装并减少维护时间；

可持续性，由于使用完全可回收的材料和不含稀土；

适应性：相同的技术可用于建筑物屋顶或为小型物联网传感器供电；

高功率密度：500 瓦特/公斤。

如图 1所示，柔性薄膜能够使用一系列电介质和存储材料卷对卷制造电容器。这种用于储存能量的电容器技术提供：

超低成本制造；

卓越的能量密度；

具有电压和电容灵活性的多种形状和尺寸；

与湿式电解电容器相比，使用寿命更长。

图 1概述了柔性太阳能薄膜制造过程的各个阶段。

图 1：柔性太阳能光伏的制造步骤

“与柔性太阳能技术相比，我们的技术有几个优势。它非常容易生产。制造过程中的步骤更少，”Power Roll 董事总经理 Neil Spann 说。他补充说：“如果你看看柔性光伏，我们可以说它要贵得多。因此，实际上，我们技术的主要优势是成本效益。在效率方面，我们的效率是好的。但我们的目标不是制造世界上性能最高的太阳能电池板，而是有一些技术可以推动设备向上发展。我们正在寻找一种折衷方案，一种良好的性能水平。所以我们目前的电池性能是 11%，这在某种程度上可以与有机光伏等其他柔性太阳能电池板相媲美。但我们计划将其提高到 20%。并且由于可以定制，

通过将不同的活性材料应用于 Power Roll 微槽技术，可以创建具有一系列放电时间的储能解决方案。今天的太阳能技术要么太昂贵而无法部署，要么它们的刚性和重量使它们不适合这项工作。Power Roll 的低成本、灵活和轻质的太阳能薄膜能够在全新的应用中使用可再生能源。与能源研究所 (TERI) 合作，Power Roll正在印度喜马拉雅山 Mukteshwar 的乡村安装创新的太阳能微型电网系统，以产生和储存能源。该系统包括用于发电的轻型便携式太阳能光伏发电和用于夜间使用能源的储能能力。每个系统的设计都是为了满足每个村庄的定制需求。应用包括为支持灌溉的水泵供电、帮助年轻人夜间学习的灯光以及为运行电话提供动力，从而访问国家和国际知识和支持网络。通过这个项目，Power Roll 还在试验使用金属丝张紧系统安装太阳能薄膜的新方法，这使得太阳能薄膜可以快速轻松地移动到最需要的地方。

无线电力传输

PowerSphyr 是一家总部位于加利福尼亚州丹维尔的公司，旨在通过其智能无线电力技术彻底改变电子设备的供电方式。PowerSphyr 提供以下解决方案以适应任何应用：

磁共振，一种提供高功率传输和空间自由度的解决方案。它对附近的金属是安全的，提供出色的热管理并同时支持多个设备；

Qi，最简单、成本最低的解决方案。它具有有限的空间自由度、功率传输和热管理（金属变得非常热）。此外，该解决方案需要发射器和接收器之间的精确对准；

电容式，适用于需要非常高功率的工业应用的解决方案；

射频能量收集，传感器和物联网应用的绝佳解决方案。它具有出色的空间自由度（高达 40 英尺），可用于收集现有频率并支持 FCC 监管限制。

PowerSphyr 的SkyCurrent系列无线电力传输和接收解决方案可在各种产品和模块中实现快速、易于使用和安全的无线充电。每个产品都包含一个完全开发的参考设计。Skycurrent 产品的主要市场包括汽车、消费和工业。PowerSphyr 为汽车行业设计无线电源产品和模块，无需电缆或精确的线圈对齐，以优雅的工业设计和灵活的外形尺寸实现快速、易于使用和安全的充电生态系统。图 2展示了一个汽车应用，其中包括用于控制和监控（灯、安全气囊、温度、车门等）的无线供电传感器，以及为支持磁共振、Qi 和 RF 解决方案的乘员设备进行无线充电。

“我们的一个目标是通过重新思考汽车驾驶舱的无线供电方式来降低复杂性。这意味着移除连接器并用面向未来的无线解决方案取代传统方法。

许多公司都专注于无线电源为车厢内的移动设备充电，但使用 PowerSphyr 的新一代无线电源技术可以简化制造、提高安全性、可靠性并降低车内成本。

今天的车辆包含超过 200 个连接器，为关键功能和系统提供电源和通信。随着汽车电气化的不断发展，我们将看到汽车的功能越来越丰富，并且越来越依赖软件。一种新的连接方法将变得至关重要。

我们还看到车辆中的铜含量大幅增加。虽然大多数与电池和推进有关，但它也用于引导整个车辆的能量，”PowerSphyr 首席执行官 Will Wright 说。

他补充说：“我们正在开发无线解决方案以降低线束和连接器的复杂性，而不是使用无线电源为手机或平板电脑充电。无论是为座椅电机、加热座椅还是后视镜和扬声器供电，无线方法都能解决该行业多年来面临的许多挑战。

PowerSphyr 提供从低功率到 450 瓦的解决方案，我们每年都在努力为汽车和工业领域的客户进一步推动我们的技术。

我们的主要技术是一种专有的磁共振形式，可根据应用提供 6.78 或 13.56 兆赫的功率。我怎么强调非凡的电磁学设计的重要性都不为过。我们的新解决方案可无缝提供电力和通信。”

 

包括无线供电传感器和无线充电器的汽车应用

在工业领域，PowerSphyr 无缝支持无线充电的三大主要标准（磁共振、磁感应和 AirFuel RF），能够满足工业工具和机械的中高功率需求。对于消费行业，PowerSphyr 提供 SkyCurrent III（如图3所示），这是一款终极无线充电平台，提供双模无线充电板和一套“快速充电”电池盒。

 

手机在 SkyCurrent III 设备上充电