[发明专利]一种使用寿命长、功率密度大和柔性晶体光伏（PV）太阳能板以及一种用于制造太阳能板和集成的太阳能发电和供电系统的方法

说明书

技术领域

非常具体地来说，本发明涉及光伏太阳能系统的一个处于不断发展的子类别：涉及一种纤薄且轻便、商业上可获得的功率密度大、坚固耐用和便携的、使用寿命长的、可弯曲的或刚硬的晶体光伏（PV）太阳能板和系统，其包括将标准光伏太阳能片切割成小片，并将其组装而成的小型光伏太阳能板（0.01-100Wp），也包括最新研制的纤薄且可弯曲的大型光伏太阳能板（超过500Wp），此大型光伏太阳能板可以对众多大型的消费或工业电子/电气装置或设备（例如，电动或混合动力交通运输工具，HEV-EV）供应电能，或间接地对其蓄电池进行充电以备夜间或其他任何时候使用。

背景技术及其问题

据记载显示，自从在20世纪70年代晚期在美国开始光伏太阳能设备的商业生产，至今在全球超过百分之九十的太阳能组件和系统都已经达到规模化生产，此类传统的、标准化的晶体光伏太阳能板（100-400＋Wp）仅被设计成用于大规模的并网发电厂或电站设计并使用。它们是利用庞大且笨重的玻璃盖板和大的铝制边框组装而成，采用永久性安装并可持续使用超过20年。从始至今，此类光伏太阳能板都具有易碎且不易便携的缺点，导致其完全不适合当前针对纤薄、使用寿命长的、轻便的、功率密度大的、专为‘户外消费/工业电气-电子’装置定制设计的小型至大型光伏太阳能板不断增长的需求。

在此必须强调的必要的澄清是，太阳能设备主要应用于两种明显不同的特定装置上：

－对于大型的发电系统，包括并网发电和离网发电（90%光伏太阳能设备应用于此）。

－对于相对小型至大型的、低电压户外工业或消费装置，涵盖可使用太阳能手机充电器进行充电的智能手机，至最新为公共及个人服务并可在地面、水上及空中使用而研发的电动或混合动力交通运输工具。

这两个特定应用需要明显不同的材料、设计、生产以及评估技术，其也导致不同的测试程序/目标、技术标准、术语等。

针对‘太阳能组件’及‘光伏太阳能板’，也存在不同的定义：

－太阳能‘组件’是指规模化生产的标准组件，其产品型号及尺寸仅限于少数的几种类别，且通常被设计及应用于大规模的发电厂或电站（大于1MWp）。

－（2）太阳能‘板’针对各种大小和形状不同的各具体的消费/工业电气/电子设备来单独定制设计，并且生产数量可以从几个至数万不等。这不仅需要非常灵活的、按照‘订单制造’的生产技术、设备和管理系统，而且也需要不同的、更宽访问的必要的改制和发明，还需要在晶体光伏太阳能技术的知名度较低（<10%）子类的领域中的行业经验。

在上世纪70年代，纤薄且应用于消费/工业产品的小型光伏太阳能板开始盛行，当时以在室内（弱光条件下）应用的台式计算器内的小型薄膜光伏太阳能（a-Si）板为主。在上世纪80年代中期，首个由太阳能驱动的户外产品–太阳能庭院灯开始进行大规模生产，此太阳能庭院灯采用了小型非晶硅a-Si小型板（1.8Wp）的光伏太阳能板，并于在2年（1986-1987年）内销售业绩取得了爆发式增长（大于40万套）。但是此产品在户外使用三个月之后，薄膜光伏太阳能片效率从5%降至3%，并且在一年内失去了功能，导致在接下来的两年“1988-1989”年内，该产品的订单量骤减，并产生了大量的库存（40万套）。

在1989年，Chronar美国公司（上述非晶硅a-Si光伏太阳能板和太阳能庭院灯的设计及制造厂商）破产倒闭，在随后的两年内，库存的太阳能庭院灯以0.2美金到1美金的低价火速抛售，某些库存的非晶硅a-Si光伏太阳能板甚至以更低廉的价格进行倾销。

就职于香港太阳能系统有限公司（SPS公司）、且负责Chronar公司外包生产的经理，成功地研发了一款厚度薄的晶体光伏太阳能板，用于替代太阳能庭院灯中的非晶硅a-Si光伏太阳能板。此款新型光伏太阳能板得到了完美的应用，但是非晶硅a-Si光伏太阳能板及其低价抛售行为彻底地破坏了太阳能庭院灯之后五年内的全球市场。

但是，纤薄且功率密度大的小型光伏太阳能板已经投入生产，香港SPS公司被暂时搁置，新公司香港太阳能产品制造有限公司（Sol-Lite Mfg有限公司，SLM公司）开始生产并推广纤薄、使用寿命长、功率密度大的、小型晶体光伏太阳能板，并在1990年开始设计并将电池或由低直流电压驱动的消费及工业电气及电子装置增加太阳能驱动功能。五年之后，SLM公司成功地设计了一款低电压太阳能庭院灯，并在美国获得了近两百万美金的销售订单，至此，纤薄的小型晶体光伏太阳能板驱动的太阳能庭院灯市场开始腾飞。