一種基于太陽能、體溫發(fā)電的可穿戴設(shè)備供電器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種基于太陽能、體溫發(fā)電的可穿戴設(shè)備供電器，其利用的基本原理是(I)光伏效應(yīng):利用太陽電池將光能直接轉(zhuǎn)化為電能；(2)塞貝克熱電效應(yīng):利用兩種不同半導體的溫度差異而引起兩種物質(zhì)間的電壓差從而產(chǎn)生電能。此供電裝置利用太陽能及溫差發(fā)電，清潔無能耗，可用于給各種可穿戴設(shè)備的供電，能夠?qū)崿F(xiàn)全天24小時實時供電。薄膜太陽能電池和半導體元件的串聯(lián)搭配大大提高了該裝置的實用性。此外由于配備了可充電的鋰離子電池，也使得該裝置的應(yīng)用范圍更加廣泛。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著新的通信技術(shù)、計算機技術(shù)以及微電子技術(shù)的不斷發(fā)展，可穿戴設(shè)備越來越受到大眾的青睞，各種改變世界的可穿戴設(shè)備如雨后春筍般涌現(xiàn)出來，其中比較知名的有谷歌公司的Google Glass，Nike公司的Fuelband腕帶、Nike+Training鞋，百度公司的百度eye以及蘋果公司即將發(fā)布的iwatch智能手表等，這些劃時代的產(chǎn)品帶給了人們非凡的穿戴體驗，但由于其畢竟要消耗電能，所以電池技術(shù)的瓶頸正在成為可穿戴設(shè)備發(fā)展的一個阻礙因素，因為其屬性決定它應(yīng)該是長時間伴隨人體而不是要經(jīng)常拿下來花很長時間去充電。
[0003]近幾年可穿戴設(shè)備的崛起，讓人們意識到要全面推進這一趨勢，必須要借助能夠長時間續(xù)航的供電設(shè)備。目前，國內(nèi)外許多科學家對薄膜太陽能電池以及半導體溫差發(fā)電的實驗研宄都已經(jīng)證明這兩者有著廣泛的用途，對其特性和發(fā)電能力的研宄與探索也已經(jīng)獲得了實質(zhì)性的效果，這些都為實現(xiàn)太陽能電池和溫差發(fā)電在實際中的應(yīng)用打下了堅實的基礎(chǔ)。其中，太陽能電池在全球范圍內(nèi)已被廣泛應(yīng)用，據(jù)Dataquest的統(tǒng)計資料顯示，全世界共有136個國家投入普及應(yīng)用太陽能電池的熱潮中，其中有95個國家正在大規(guī)模地進行太陽能電池的研制開發(fā)，致力于發(fā)展薄膜太陽電池，例如染料敏化太陽電池、串疊型電池、光纖太陽能電池等，以進一步提高效率。相比于技術(shù)較為成熟的太陽能電池技術(shù)，半導體溫差發(fā)電則還處于中期發(fā)展階段，目前，美國、日本等許多國家已經(jīng)逐步深入，并且取得了一定的實驗成果，其中，“斯卡特”被認為是一種很有前途的溫差發(fā)電材料。隨著科技的發(fā)展，太陽能電池及半導體溫差發(fā)電技術(shù)雖然取得了一定的的成功，但是也遇到了新的挑戰(zhàn)。
[0004]為解決可穿戴設(shè)備的電池續(xù)航問題，打破制約其被普及應(yīng)用的瓶頸，已有一些國內(nèi)外學者和廠商對其供電設(shè)備進行了研宄。在國內(nèi)，已有正在申請的相關(guān)專利主要有申請?zhí)枮?01120405170.X，94215409.6的專利。以上專利所涉及的“小體積集成化溫差電池”主要內(nèi)容為利用溫差電池給電子表等供電，其只適用于低溫條件，這造成了極大的局限性，而且僅僅使用溫差發(fā)電一種模式，不管是從發(fā)電量還是應(yīng)用范圍來看都有問題，實用性欠佳。另外所涉及的“體溫發(fā)電腕表”使用了溫度傳感器，驅(qū)動步進馬達，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換集成電路等部件，使得裝置的成本和重量都大大增加，不適于輕便的可穿戴設(shè)備。此外，上述兩者都沒有設(shè)計電能儲存環(huán)節(jié)，忽略了意外情況的發(fā)生，而且過多的零部件，也增加了后期使用成本和裝置的穩(wěn)定性與使用壽命?！緦嵱眯滦蛢?nèi)容】
[0005]為了解決傳統(tǒng)可穿戴設(shè)備供電器零部件多，不夠輕便，發(fā)電量低、不穩(wěn)定以及適用范圍太局限等問題，本實用新型提供一種利用薄膜太陽能電池和可穿戴設(shè)備與人體體溫的溫度差來發(fā)電供其持續(xù)使用的電池裝置，主要原理是光伏效應(yīng)和塞貝克熱電效應(yīng)。由于可穿戴設(shè)備所需要的電壓不像其他3C產(chǎn)品那么高，所以可以通過將發(fā)電模塊串聯(lián)增壓的方式滿足其額定工作條件。利用環(huán)境與體溫的溫度差可以一整天為設(shè)備供電，而在白天有光照的時候薄膜太陽能電池又可以作為供電主力，并將多余的電能儲存在鋰離子電池里供以后使用。結(jié)合了太陽能以及溫差這兩種豐富且可持續(xù)的新能源，節(jié)能環(huán)保，且整個發(fā)電過程無能耗，在提高能效的同時消除了要單獨花很長時間充電的煩惱，使得可穿戴設(shè)備不受電池續(xù)航的限制，隨時隨地使用。
[0006]本實用新型提供一種基于太陽能、體溫發(fā)電的可穿戴設(shè)備供電器，包括薄膜太陽能發(fā)電模塊與半導體溫差發(fā)電模塊兩部分。所述太陽能發(fā)電模塊包括薄膜太陽能電池、金屬片、導線、電極若干；首先，光照到薄膜太陽能電池上通過光伏效應(yīng)直接轉(zhuǎn)化為電能，而由于光照會產(chǎn)生一定熱量，傳導給金屬片，使其具有較高溫度，作為熱端。所述半導體溫差發(fā)電包括導熱板、N型半導體、P型半導體、鋰離子電池；此供電器可安裝于各種可穿戴設(shè)備的腕帶等處，導熱板會直接接觸人體皮膚，其溫度接近體溫，作為冷端，其溫度低于熱端的金屬片，兩者的溫度差剛好作用于安裝在中間的N型半導體和P型半導體，通過熱電效應(yīng)產(chǎn)生電能。兩個發(fā)電模塊的正負極分別通過導線連接到各自對應(yīng)的電極，形成一個串聯(lián)的發(fā)電整體，而后產(chǎn)生的電能都給鋰離子電池充電，再供給各種可穿戴設(shè)備使用。至此，形成了一種基于太陽能、體溫發(fā)電的可穿戴設(shè)備供電器。
[0007]上述方案中，所述半導體溫差發(fā)電模塊由若干N型半導體、P型半導體，上部的金屬片與下部的導熱板串聯(lián)組成。
[0008]上述方案中，所述薄膜太陽能電池與半導體溫差發(fā)電模塊通過導線、電極串聯(lián)連接。
[0009]本實用新型的有益效果是:將薄膜太陽能電池與半導體溫差發(fā)電兩個發(fā)電模塊串聯(lián)，提高了電壓和發(fā)電量，相較于傳統(tǒng)供電器，適用范圍更廣，推廣價值更高；利用了來源廣泛且清潔免費的太陽能和溫度差，使用過程零能耗，節(jié)能環(huán)保，使用成本幾乎為零；加裝了可充電的鋰離子電池，將多余電量儲存起來，避免了浪費，一定程度上節(jié)約了能量和資源；整個裝置沒有運動部件，不會產(chǎn)生由于相對滑動而引起的摩擦損耗及震蕩損傷，故在一定程度上提高了供電器的可靠性和實用性。
【附圖說明】
[0010]圖1是本實