摘要：移动电子设备用电需求增多，光伏技术不断提升带来了新的发展。本文设计了一种便携式高效光伏电源，介绍了现有光伏便携充电装备的缺点，详细阐述了本文设计的便携光伏电源的结构设计和系统设计，小型化设计便于携带，智能电路识别与控制，使用方便。
关键词：高效；光伏发电；便携；智能
0 引言
光伏发电绿色无污染，光伏技术不断发展，在诸多应用领域有着独特优势。随着信息科技及移动终端的技术进步，越来越多的电子设备有了独立供电的需求。光伏技术应用于移动终端电子设备，优势越来越明显，但是光伏的转换效率普遍较低，在小型化后发电功率也相应减少，不能满足电子设备的用电需求。
1 技术背景
移动终端电子设备不断发展，用电需求增多。光伏发电技术快速发展，为移动电子设备供电带来了便利，但是光伏技术效率有效，小型化之后效率降低，要满足更多移动电子设备用电需求，光伏电源需要高效率就地转化，便携高效持续不断地能源输出。
现有光伏便携充电装备效率低，受光照影响大，电能输出不稳定，存在以下问题：效率低，现有光伏移动充电装备是在原有光伏技术基础上采用轻量化的材料，同时为了便携，减少了光伏电池的尺寸，本质上未进行电池性能的改观，光伏电池的效率依然较低；电能输出不稳定，光伏技术是将光能转化为电能，能量的输出受光照条件影响较大，电能质量波动较大，对电子设备尤其是精密电子设备会造成损坏；能源综合利用率较低，光伏发电只是将部分光能转换为电能，大部分能量都转化为热量散失，常规光伏便携装备并没有很好的利用这部分能量。
2 方案设计
本文设计一种高效的便携光伏发电电源，利用小型化的透镜将接收到的太阳能放大，然后将放大的能量聚焦于效率极高的小块光电池上，提高光伏电池输出功率。同时利用温差发电技术，将光伏电池的热量转化为电量，使电源具有双路的电量输出，提高整个电源的输出功率和可靠性，整个产品即便携又高效。
2.1 结构设计
电源内设计有小型透镜，利用透镜将接收到的太阳能放大，然后将放大的能量聚焦于效率极高的小块光电池上，同时利用光伏发电产生的热量转换为电力，整个产品具有很高的综合能源利用率，和稳定的电能输出质量。产品结构如下图所示：
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图1 结构图
1-1：透镜面板：高透光菲涅尔透明，材质可以是亚克力或者玻璃，具有将太阳能聚焦放大功能，可以将太阳能放大至上百倍，提供光伏电池的能量输入密度，产品厚度只有2-3mm。
1-2：散热孔：栅格型散热孔，防止设备内部温度过高。
1-3：输出口：具有稳定电压和电压转换，自动识别电压等级功能的电能输出接口，可采用USB标准输出口。
1-4：光伏电池：小型高效的光伏电池，可以是砷化镓单结或多结电池，或者晶体硅光伏电池，或者其他类型的光伏电池；
1-5：温差发电电池：具有将P-N型结构的半导体器件，与光伏电池接触一侧维持在高温，另一侧维持在低温，这样高温侧就会向低温侧传导热能并产生热流。即热能从高温侧流入器件内，通过器件将热能从低温侧排出时，流入器件的一部分热能不放热，并在器件内变成电能，输出直流电压和电流。同时具有可逆功能，反向施加电压，发电片可作为制冷装置，降低光伏电池的温度，防止光伏电池温度过高。
2.2 系统设计
本文设计的是便携的具有高效能源综合利用转化率的光伏电源，结构简单，能源转换效率高，内部具有智能化电路，使用方便，质量可靠。系统工作框图如下：
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图2 系统工作框图
2-1光伏电池：输出光伏电池转化的电力，电压可定制，5v，7v，9v等不同电压等级；
2-2温差发电电池：利用热能发电，电压输出范围0.5-12v；
2-3智能电路：具有两路电源输入结构，分别识别2-1和2-2的电路有无电压，以及电压等级；通过监测2-4输出结构上负载的工作电压，电路自动调整2-1和2-2两路输出相同电压，并稳定输出电压范围；在负载用电量较小时会自动调节输出电流，保护负载电器正常工作；智能电路对温差发电电池还具有反向输电功能，反向施加电压可利用温差发电电池进行制冷，降低光伏电池温度，防止系统温度过高造成损坏。
2-4输出接口：直流DC电能输出接口，可以为多种负载提供标准电压和接口类型。
3 结束语
聚光型结构光伏电池与热温差发电一体结构，光伏与热发电综合利用提高小型化便携能源转换效率和电能质量，智能电路，识别、调节、稳定光伏与热发电两路输入电压，智能电路，识别，调节输出电压，稳定电能输出质量，面板玻璃可采用平面玻璃，或带有凸起纹路或者印制花纹的玻璃，适用于不同建筑风格，智能电路，可向温差发电电池施加反向电压，温差发电电池制冷降低光伏电池温度，防止系统温度过高损坏，栅格式散热孔，防止内部温度过高。
论文作者:祖芳楠
论文发表刊物:《基层建设》2020年第1期
论文发表时间:2020/4/30