第12章电源和能量储存技术-《物联网技术基础教程》案例.ppt

12.7案例 利用废热为无线传感器供电 2. 电源管理： 电源管理是能量收集中仍然缺失的一环。仅消耗μW功率的微处理器和模拟传感器以及小型、低成本、低功率RF收发器得到了广泛采用。 在实现实际的能量收集系统时，是可以靠一个或多个常见免费能源工作的电源转换器/电源管理构件来实现的。 12.7案例 利用废热为无线传感器供电 LTC3108给无线传感器供电提供了一个紧凑、简单和高度集成的电源管理解决方案。 12.7案例 利用废热为无线传感器供电 3. 热电发生器的基本原理? 热电发生器（TEG）其实就是逆向工作的热电冷却器（TEC）。 热电发生器应用席贝克效应（Seebeck Effect），将设备（通过该设备产生热量流动） 上的温度差转换成电压。输出电压的幅度和极性取决于 TEG 上温度差的幅度和极性。 如果 TEG的热端和冷端掉换过来，那么输出电压就改变极性。TEG可以用一个受温度影响的电压源模型加一个串联电阻（规定为AC电阻）来代表。 12.7案例 利用废热为无线传感器供电 4. 需要考虑的热量问题 ?当在一个温暖的表面放置TEG以收集能量时，必须给TEG温度较低的一侧增加散热器，以允许热量传送到周围空气中。 由于散热器的热阻，在TEG上呈现的ΔT将低于温暖表面和环境之间的温度差，因为TEG具有相对较低的热阻（典型情况下在1～20℃/W范围内）。 12.7案例 利用废热为无线传感器供电 TEG和散热器 简单的热模型 Thank You! 12.2.3 印刷电池 其电压为1.5伏，属于正常电压范围。可以将电池堆叠起来提高电压，得到3伏、 4.5伏和6伏的电池，为任何电子产品提供电能。 薄膜和印刷电池灵活的形状和超低的重量将使这种新功能广泛应用于智能卡、RFID和传感器等电子产品中，提高这些产品的有用性和市场规模。 12.2.4 光电池 ① 晶体硅光电池 　　晶体硅光电池有单晶硅与多晶硅两大类，用P型（或n型）硅衬底，通过磷（或硼）扩散形成Pn结而制作成的，生产技术成熟，是光伏市场上的主导产品。 采用埋层电极、表面钝化、强化陷光、密栅工艺、优化背电极及接触电极等技术，提高材料中的载流子收集效率，优化抗反射膜、 凹凸表面、高反射背电极等方式，光电转换效率有较大提高。 12.2.4 光电池 单晶硅光电池面积有限，目前比较大的为Φ10至20cm的圆片，年产能力46MW/a。 目前主要课题是继续扩大产业规模，开发带状硅光电池技术，提高材料利用率。国际公认最高效率在AM1.5条件下为24%，空间用高质量的效率在AM0条件约为13.5-18%，地面用大量生产的在AM1条件下多在11-18%之间。 12.2.4 光电池 ② 非晶硅光电池 　　a-Si（非晶硅）光电池一般采用高频辉光放电方法使硅烷气体分解沉积而成的。 由于分解沉积温度低，可在玻璃、不锈钢板、陶瓷板、柔性塑料片上沉积约1μm厚的薄膜，易于大面积化（0.5m×1.0m），成本较低，多采用pin结构。 其商品化产量连续增长，全球市场用量每月在1千万片左右，居薄膜电池首位。 12.2.4 光电池 ③ 多晶硅光电池 　　p-Si（多晶硅，包括微晶）光电池没有光致衰退效应，材料质量有所下降时也不会导致光电池受影响，是国际上正掀起的前沿性研究热点。 在单晶硅衬底上用液相外延制备的p-Si光电池转 换效率为15.3%，经减薄衬底，加强陷光等加工，可提高到23.7%. 12.2.4 光电池 ④铜铟硒光电池 　　CIS（铜铟硒）薄膜光电池已成为国际光伏界研究开发的热门课题，它具有转换效率高（已达到17.7%），性能稳定，制造成本低的特点。 CIS光电池一般是在玻璃或其它廉价衬底上分别沉积多层膜而构成的，厚度可做到2-3μm，吸收层CIS膜对电池性能起着决定性作用。 12.2.4 光电池 ⑤ 碲化镉光电池 　　CdTe（碲化镉）也很适合制作薄膜光电池，其理论转换效率达30%，是非常理想的光伏材料。 可采用升华法、电沉积、喷涂、丝网印刷等10种较简便的加工技术，在低衬底温度下制造出效率12%以上的CdTe光电池，小面积CdTe光电池的国际先进水平光电转换率为15.8%. 12.2.4 光电池 ⑥ 其它材料光电池 InP（磷化铟）光电池的抗辐射性能特别好，效率达17-19%，多用于空间方面。 采用SiGe单晶衬底，研制出在AM0条件下效率大于20%的GaAs/Si异质结外延光电池，最高效率23.3%。 Si/Ge/GaAs结构的异质外延光电池,适当变化结构，可使太阳光中各 种波长的光子能量都得到有效利用， GaAs基多层结构光电池效率已接近40%。 12.3.1 无线供电技术实验 1 无线供电技术实验 经过多年研究，科学家们认为进行无线电力传输是可能的， 马林-