集成光伏电池和射频天线制造技术

公开了一种集成光伏电池和RF天线组件，该组件包括光伏电池和至少两个导电材料水平部分，并且至少两个导电材料水平部分中的每个都固定在光伏电池的下面，其中，至少两个水平部分中的两个用于提供电势差，并且使用光伏电池和至少两个导电材料水平部分中的至少一个水平部分来提供RF天线。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求于2010年3月24日提交的题为“Integrated PhotovoltaicCell and Radio-FrequencyAntenna”的美国专利申请第61/316,919号的优先权，其说明书结合于此作为参考。
本专利技术涉及电子器件。更具体地，本专利技术涉及用于将光子能量转换到DC电能并且辐射和/或接收电磁波的集成光伏（PV）电池和射频（RF）天线组件。
技术介绍
自主无线收发器需要收集光能或太阳能，并且自主无线收发器尺寸小巧、成本低、重量轻并且可以是移动的。此外，便携式、可佩带式或其他无线装置可以具有非线性形状并可以是柔性的。通常使用金属化表面或金属化带状线将导线以外的天线制造在刚性或柔性印刷电路板或材料上。天线是需要与RF前端电路相连接的不同电子元件。一些无线系统使用智能天线技术，诸如MIMO（多输入多输出），其中通过使用两个以上天线用于更高频谱利用率和链路可靠性来实现天线分集，这增加了成本和尺寸。软件定义的无线电（SDR）和超宽带（UWB）收发器使用要求大带宽天线的宽频带宽。其他收发器将多个标准组合到一个器件中，例如，欧洲的1.5GHz的GPS、900MHz和1.8GHz的GSM、2100MHz的UMTS以及2600MHz带的LTE。为了实现更高的天线增益和方向性，天线阵列还使用多个天线元件。天线阵列通常用于空中和地面通信。如今，无线系统的天线和封装已经成为系统的瓶颈，原因在于其增加到无线模块的成本的三分之一，远远超过了电子集成电路的成本。需要高效节能设计，来通过将所有电子器件集成在一起并且使元件数量最小化来使d.c.（DC）功耗最小化，导致产生智能系统集成，诸如系统级封装、系统上芯片、系统上封装、芯片上实验室。如今，天线元件或者作为单独器件或者作为电路板的一部分（其中，其与其他电子器件在电路板上相连接或者在密封的电子器件的壳体中）在售卖。已经初步研究了吸收光能量并且辐射和/或接收电磁波的光伏电池的双重功能来用于卫星和地面通信应用。遗憾的是，现有技术的光伏电池，或“太阳能天线”，以及现有的射频天线解决方案没有提供诸如自主无线传感器网络的低功率收发器系统所需的灵活性和紧凑性，这是一个缺点。另外，这些现有技术的光伏电池和射频天线不容易与其他电子器件集成，因此体积大。为了将光伏电池和射频天线组合到单个装置中，M.Tanaka、Y.Suzuki、K.Araki和R.Suzuki已经进行了研究实验，并且已经公开在“Microstrip antenna with solar cells for microsatellites”,Electronic Letters,vol.31,no.1,pp.5-6,1995年6月5日。遗憾的是，所披露的现有技术光伏电池和射频天线主要是针对限制在窄带频率操作的卫星和地面应用，这是一个缺点。在Bendel等的美国专利第6,395,971号中已经公开了普通的贴片天线元件。这些元件经由屏蔽电缆与诸如RF收发器的其他电子器件相连接，这种实施方式的一个示例已经被Kiefer的美国专利第6,590,150号中披露。遗憾的是，在这种实施方式中，增加了发射或接收的信号的功率损失，这降低了无线系统的能源效率，这还存在缺点。先前公开的资料已经表现出许多缺点，使得它们对于紧凑型自主无线智能集成系统而言是麻烦的。此外，在天线是贴片天线的情况下，需要RF地平面。RF地平面位于绝缘材料基板上，光伏电池和射频天线的下面。贴片天线不可以用于超带宽（>20%或>500MHz）频率带宽。由于光伏电池的前触点位于用于提供电势的上表面上，因此，需要到基板的上下互连。需要一种将克服至少一个上述缺点的组件。通过阅读本专利技术以下的公开、附图以及说明书，本专利技术的特征将变得显而易见。
技术实现思路
根据实施方式，提供了一种集成光伏电池和射频（RF）天线组件，该组件包括：光伏电池和至少两个导电材料水平部分，至少两个导电材料水平部分中的每个都固定在光伏电池的下面，其中，至少两个水平部分中的两个用于提供电势差，并且使用光伏电池和至少两个导电材料水平部分中的至少一个水平部分来提供RF天线。根据实施方式，使用选自由半导体材料、薄膜材料、无机材料、纳米材料、有机材料和染料敏化型材料组成的组中的材料来制造光伏电池。在另一实施方式中，光伏电池包括：顶层；固定在顶层下面的透明导电膜层；固定在透明导电膜层的至少一部分下面的第一电极层；固定在第一电极层下面的第二电极层；并且，至少两个导电材料水平部分中的第一导电材料水平部分固定在透明导电膜层下面，并且至少两个导电材料水平部分中的第二导电材料水平部分固定在光伏电池的第二电极层的下面。在集成光伏电池和RF天线组件的另一实施方式中，第一电极层包括p-层<p>，其中，第二电极层包括n-层<n>，进一步包括固定在p-层<p>下面的本征<i>材料层，其中，n-层<n>固定在本征<i>材料层下面。在集成光伏电池和RF天线组件的另一实施方式中，第一电极层包括n-层<n>，其中，第二电极层包括p-层<p>，进一步包括固定在n-层<n>下面的本征<i>材料层，其中，p-层<p>固定在本征<i>材料层下面。在集成光伏电池和RF天线组件的另一实施方式中，第一导电材料水平部分和第二导电材料水平部分是液体和微流体中的一个。在集成光伏电池和RF天线组件的另一实施方式中，第一导电材料水平部分和第二导电材料水平部分包括透明导电膜层。在集成光伏电池和RF天线组件的另一实施方式中，低通滤波器可操作地连接至至少两个水平部分中的两个，以对至少两个水平部分中的两个进行RF去耦。在另一实施方式中，光伏电池包括缝隙以及位于至少两个导电材料水平部分和光伏电池之间的微带线和带线中的一个。在集成光伏电池和RF天线组件的另一实施方式中，额外导电材料可操作地连接至至少两个导电材料水平部分中所选择的导电材料水平部分。在集成光伏电池和RF天线组件的另一实施方式中，额外导电材料设置为邻近至少两个导电材料水平部分中的所选择的导电材料水平部分。在集成光伏电池和RF天线组件的另一实施方式中，额外导电材料设置为部分位于至少两个导电材料水平部分中的所选择的导电材料水平部分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.03.24 US 61/316,9191.一种集成光伏电池和射频（RF）天线组件，所述组件包括：
光伏电池；
至少两个导电材料水平部分，所述至少两个导电材料水平部分
中的每个都固定在所述光伏电池的下面，其中，所述至少两个水平
部分中的两个用于提供电势差，并且使用所述光伏电池和所述至少
两个导电材料水平部分中的至少一个水平部分来提供所述RF天线。
2.根据权利要求1所述的集成光伏电池和RF天线组件，其中，使用
选自由半导体材料、薄膜材料、无机材料、纳米材料、有机材料和
染料敏化型材料组成的组中的材料来制造所述光伏电池。
3.根据权利要求1所述的集成光伏电池和RF天线组件，其中，所述
光伏电池包括：
顶层；
固定在所述顶层下面的透明导电膜层；
固定在所述透明导电膜层的至少一部分下面的第一电极层；
固定在所述第一电极层下面的第二电极层；
其中，所述至少两个导电材料水平部分中的第一导电材料水平
部分固定在所述透明导电膜层下面，并且所述至少两个导电材料水
平部分中的第二导电材料水平部分固定在所述光伏电池的所述第二
电极层的下面。
4.根据权利要求3所述的集成光伏电池和RF天线组件，其中，所述
第一电极层包括p-层<p>，其中，所述第二电极层包括n-层<n>，进

\t一步包括固定在所述p-层<p>下面的本征<i>材料层，其中，所述n-
层<n>固定在所述本征<i>材料层下面。
5.根据权利要求3所述的集成光伏电池和RF天线组件，其中，所述
第一电极层包括n-层<n>，其中，所述第二电极层包括p-层<p>，进
一步包括固定在所述n-层<n>下面的本征<i>材料层，其中，所述p-
层<p>固定在所述本征<i>材料层下面。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的集成光伏电池和RF天线组件，
其中，所述第一导电材料水平部分和所述第二导电材料水平部分是
液体和微流体中的一个。
7.根据权利要求3至5中任一项所述的集成光伏电池和RF天线组件，
其中，所述第一导电材料水平部分和所述第二导电材料水平部分包
括透明导电膜层。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的集成光伏电池和RF天线组件，
进一步包括低通滤波器，所述低通滤波器可操作地连接至所述至少
两个水平部分中的两个，以对所述至少两个水平部分中的两个进行
RF去耦。
9.根据权利要求1所述的集成光伏电池和RF天线组件，其中，所述
光伏电池包括缝隙，进一步包括位于所述至少两个导电材料水平部
分和所述光伏电池之间的微带线和带线中的一个。
10.根据权利要求1所述的集成光伏电池和RF天线组件，进一步包括
额外导电材料，所述额外导电材料可操作地连接至所述至少两个导
电材料水平部分中所选择的导电材料水平部分。
11.根据权利要求10所述的集成光伏电池和RF天线组件，其中，所述
额外导电材料设置为邻近所述至少两个导电材料水平部分中的所选
择的导电材料水平部分。
12.根据权利要求10所述的集成光伏电池和RF天线组件，其中，所述
额外导电材料设置为部分位于所述至少两个导电材料水平部分中的
所选择的导电材料水平部分的下面。
13.根据权利要求1所述的集成光伏电池和RF天线组件，其中，所述
集成光伏电池和RF天线组件包括多个光伏电池。
14.根据权利要求1和13中任一项所述的集成光伏电池和RF天线组件，
其中，所述组件具有三维（3D）形状。
15.根据权利要求14所述的集成光伏电池和RF天线组件，其中，所述
三维（3D）形状利于移动光能位置。
16.根据权利要求1所述的集成光伏电池和RF天线组件，其中，所述
光伏电池和所述RF天线中的至少一个是能够拉伸的。
17.根据权利要求1所述的集成光伏电池和RF天线组...

【专利技术属性】
技术研发人员：米纳·达内希，
申请(专利权)人：米纳·达内希，
类型：
国别省市：