集成光伏电池和射频天线.pdf

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。

权利要求书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。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。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。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。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。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。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。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。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。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。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。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。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。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。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。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。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柔性的。一种集成光伏电池和RF天线组件，包括根据权利要求1所述的多个集成光伏电池和RF天线组件。一种集成光伏电池和光圈耦合贴片天线，所述集成光伏电池和光圈耦合贴片天线包括：根据权利要求1所述的集成光伏电池和RF天线组件；缝隙光伏电池RF地平面；以及其中，所述缝隙光伏电池RF地平面和所述集成光伏电池和RF天线组件通过绝缘材料和空气中的一个隔开。根据权利要求1所述的集成光伏电池和RF天线组件，进一步包括位于所述集成光伏电池和RF天线组件下面的反射器。一种集成光伏电池和单极天线，所述集成光伏电池和单极天线包括：根据权利要求1所述的集成光伏电池和RF天线组件；具有开口的光伏电池RF地平面；柱式连接件，插入在所述光伏电池RF地平面的开口中，并可操作地连接至所述集成光伏电池和RF天线组件，所述柱式连接件用于提供RF激励和接收中的至少一个。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RF天线是RF差分驱动的。一种平面单极集成光伏电池和RF天线组件，包括：支撑非导电材料；根据权利要求1所述的集成光伏电池和RF天线组件，设置在所述支撑非导电材料上；导线，用于为所述集成光伏电池和RF天线组件提供RF信号激励或接收；其中，光伏电池和RF天线地与所述导线隔开确定的间隔。根据权利要求23所述的平面单极集成光伏电池和RF天线组件，其中，使用共面波导（CPW）馈线和接地共面波导馈线中的一个。根据权利要求23所述的平面单极集成光伏电池和RF天线组件，其中，所述导线包括微带线馈线，位于与所述集成光伏电池和RF天线组件相同的平面和所述支撑非导电材料的部分导电背面中的至少一个上。根据权利要求1所述的集成光伏电池和RF天线组件，进一步包括具有CPW馈线的缝隙天线。一种反转F天线（IFA），所述反转F天线包括：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RF天线在一个点被RF激励，并且RF地连接在另一点。一种平面反转F天线（PIFA），所述平面反转F天线包括：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RF天线在一个点被RF激励，并且RF地连接在另一点。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天线组件具有单个极化和多个极化中的一个。根据权利要求29所述的集成光伏电池和RF天线组件，其中，所述光伏电池和RF天线组件具有选自由水平极化和垂直极化组成的组中的一个极化。根据权利要求1所述的集成光伏电池和RF天线组件，进一步包括用于存储能量的能量存储装置。根据权利要求31所述的集成光伏电池和RF天线组件，其中，所述能量存储装置与电子装置相连接。根据权利要求31所述的集成光伏电池和RF天线组件，其中，所述能量存储装置进一步用作RF反射器。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天线组件嵌入在微电子机械系统（MEMS）和纳米电子机械系统（NEMS）中的一个中。根据权利要求1所述的集成光伏电池和RF天线组件，进一步包括用于提供能量的热发电机。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RF天线组件集成到至少一个电子装置。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RF天线组件编织在纺织材料中，以在所述纺织材料中形成集成光伏电池和RF天线组件。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RF天线组件制成“即撕即贴”器件。

说明书集成光伏电池和射频天线
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。
技术领域
本发明涉及电子器件。更具体地，本发明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。
背景技术
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。
通过阅读本发明以下的公开、附图以及说明书，本发明的特征将变得显而易见。
发明内容
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的下面。
在集成光伏电池和RF天线组件的另一实施方式中，集成光伏电池和RF天线组件包括多个光伏电池。
在另一实施方式中，集成光伏电池和RF天线组件具有三维（3D）形状。
在集成光伏电池和RF天线组件的另一实施方式中，三维（3D）形状利于移动光能位置。
在集成光伏电池和RF天线组件的另一实施方式中，光伏电池和RF天线中的至少一个是可拉伸的。
在集成光伏电池和RF天线组件的另一实施方式中，光伏电池和RF天线中的至少一个是柔性的。
在另一实施方式中，提供了一种包括多个集成光伏电池和RF天线组件的集成光伏电池和RF天线组件。
在另一实施方式中，公开了一种集成光伏电池和线圈耦合贴片天线，该集成光伏电池和线圈耦合贴片天线包括集成光伏电池和RF天线组件、缝隙光伏电池RF地平面；缝隙光伏电池RF地平面和集成光伏电池和RF天线组件通过绝缘材料和空气中的一个隔开。
在另一实施方式中，集成光伏电池和RF天线组件进一步包括位于集成光伏电池和RF天线组件下面的反射器。
在另一实施方式中，公开了一种集成光伏电池和单极天线，该集成光伏电池和单极天线包括：集成光伏电池和RF天线组件；具有开口的光伏电池RF地平面；柱（post）式连接件，插入在光伏电池RF地平面的开口中，并可操作地连接至集成光伏电池和RF天线组件，该柱式连接件用于提供RF激励和接收中的至少一个。
在集成光伏电池和RF天线组件的另一实施方式中，RF天线被RF差分驱动。
在另一实施方式中，公开了一种平面单极集成光伏电池和RF天线组件，该平面单极集成光伏电池和RF天线组件包括：支撑非导电材料；设置在支撑非导电材料上的集成光伏电池和RF天线组件；导线，用于为集成光伏电池和RF天线组件提供RF信号激励或接收；其中，光伏电池和RF天线地与导线隔开确定的间隔。
在平面单极集成光伏电池和RF天线组件的另一实施方式中，使用共面波导（CPW）和接地共面波导馈线中的一个。
在平面单极集成光伏电池和RF天线组件的另一实施方式中，导线包括微带线馈线，位于与集成光伏电池和RF天线组件相同的平面和支撑非导电材料的部分导电的背面的至少一个上。
在集成光伏电池和RF天线组件的另一实施方式中，提供了缝隙偶极天线。
在另一实施方式中，提供了一种反转F天线（IFA），反转F天线包括：集成光伏电池和RF天线组件，RF天线在一个点被RF激励，并且RF地连接在另一点。
在另一实施方式中，提供了一种平面反转F天线（PIFA），该平面反转F天线包括：集成光伏电池和RF天线组件，并且RF天线在一个点被RF激励，并且RF地连接在另一点。
在集成光伏电池和RF天线组件的另一实施方式中，集成光伏电池和RF天线组件具有单个极化和多个极化中的一个。
在集成光伏电池和RF天线组件的另一实施方式中，光伏电池和RF天线组件具有选自由水平极化和垂直极化组成的组中的一个极化。
在集成光伏电池和RF天线组件的另一实施方式中，集成光伏电池和RF天线组件进一步包括用于存储能量的能量存储装置。
在集成光伏电池和RF天线组件的另一实施方式中，能量存储装置与电子装置相连接。
在集成光伏电池和RF天线组件的另一实施方式中，能量存储装置进一步用作RF反射器。
在集成光伏电池和RF天线组件的另一实施方式中，集成光伏电池和RF天线组件嵌入在微电子机械系统（MEMS）和纳米电子机械系统（NEMS）中的一个中。
在集成光伏电池和RF天线组件的另一实施方式中，集成光伏电池和RF天线组件进一步包括用于提供能量的热发电机。
在集成光伏电池和RF天线组件的另一实施方式中，光伏电池和RF天线组件集成到至少一个电子装置。
在集成光伏电池和RF天线组件的另一实施方式中，光伏电池和RF天线组件编织在纺织材料中，以在纺织材料中形成集成光伏电池和RF天线组件。
在集成光伏电池和RF天线组件的另一实施方式中，光伏电池和RF天线组件制成“即撕即贴”器件。
集成光伏电池和RF天线组件构成用于辐射或接收射频能量的天线或天线的一部分，并且还用于将DC能量传输到电子装置或多个电子装置。
在一个实施方式中，集成光伏电池和RF天线组件可以用于尺寸紧凑的自主或半自主无线收发器。集成光伏电池和RF天线组件可以容易地集成或嵌入在可以是柔性的和/或可拉伸的材料中。
多个集成光伏电池和RF天线组件可以用于偶极天线以及宽带频率操作，并且可以容易地集成到其他电子装置。通过改变至少一个光伏电池和用于传输DC能量的至少两个导电材料水平部分中的至少一个的形状，宽带频率操作也是可行的。
将理解，可以将柔性光伏电池用于能够符合任何对象或身体形状和任何材料的柔性天线。
通过添加额外制造工艺步骤能够使薄膜光伏电池与其他薄膜技术兼容，从而实现高度集成的无线模块。
将理解，当考虑环境/经济因素时，所公开的实施方式中的至少一个可以是极大有利的；具体地，用于使用太阳能或光能收集的应用，诸如但是不限于泛在网络、无线传感器网络（WSN）、射频识别（RFID）、无线柔性显示器或大面积电子器件、无线电子纸、便携式或可佩戴式无线装置以及无线位置跟踪。
一个优点是，所公开的集成光伏电池和RF天线组件中的一个可以容易地与其他电子装置（诸如RF收发器和/或功率管理装置）以及任何材料集成。
另一优点是，所公开的集成光伏电池和RF天线组件中的一个通过将至少一个具有RF天线能力的光伏电池集成到单个元件而不是具有两个分立元件，能够降低成本。
所公开的集成光伏电池和RF天线组件中的一个的另一优点是，能够降低系统中使用的元件数量。
所公开的集成光伏电池和RF天线组件中的一个的另一优点是，其可以是柔性的、符合任何物体或身体形状或者设置在任何材料上，构成诸如智能纺织品的智能材料。
所公开的集成光伏电池和RF天线组件中的一个的另一优点是，其厚度可以非常小，在一个实施方式中，在纳米级或微米级。
所公开的集成光伏电池和RF天线组件中的一个的另一优点是，其可以提供轻质系统。
所公开的集成光伏电池和RF天线组件中的一个的另一优点是，其可以用于固定的、移动的、便携式的或可佩戴式系统。
所公开的集成光伏电池和RF天线组件中的一个的另一优点是，其能够用三维、旋转光伏电池元件和/或可折叠结构而使太阳能或光辐射吸收最大化。
所公开的集成光伏电池和RF天线组件中的一个的另一优点是，其可以提供RF差动激励集成光伏电池和RF天线组件（诸如偶极或环）与电子RF收发器装置的直接集成。
所公开的集成光伏电池和RF天线组件中的一个的另一优点是，其能够与其他薄膜技术（诸如用于显示的薄膜晶体管、数字、模拟/RF电路、薄膜电池）直接集成，或者与有机和/或纳米级电子技术直接集成，从而使得能够低成本大规模生产卷对卷式或卷带式（R2R）制造。
附图说明
为了能够容易地理解本发明，在附图中以示例的方式示出了本发明的实施方式。
图1是示出包括集成光伏电池和RF天线组件的实施方式的光能收集无线自主收发器系统的实施方式的框图，。
图2是示出包括固定在光伏电池下面的两个导电材料水平部分的薄膜集成光伏电池和RF天线组件的横截面的示意图。
图3示出了集成光伏电池和RF天线组件的多个实施方式的顶视图。
图4示出了缝隙集成光伏电池和RF天线组件的各种构造。
图5是沿具有缝隙且在图4中示出的薄膜集成光伏电池和RF天线组件的一部分的线A‑A’截取的横截面图。
图6示出了总体集成光伏电池和RF天线组件形状的实施方式以及沿着从添加的导电表面产生的集成光伏电池和RF天线组件的线B‑B’截取的对应横截面图。
图7示出了集成光伏电池和RF天线组件的多种三维构造。
图8A‑图8E示出了用于天线的层叠的或多个PV电池的多种构造。
图9A‑图9C示出了差动激励集成光伏电池和RF天线组件的多种构造。
图10A示出了CPW馈线缝隙偶极子集成光伏电池和RF天线组件，并且图10B示出了PIFA集成光伏电池和RF天线组件。
图11是包括集成光伏电池和RF天线组件的收集光能DC和RF管理系统的实施方式的框图。
图12A‑图12B示出了可操作地连接至电子器件的集成光伏电池和RF天线组件的横截面。
图13示出了具有其他电子器件和能量存储装置的集成光伏电池和RF天线组件的横截面图。
图14示出了与其他电子器件和能量存储装置集成的薄膜集成光伏电池和RF天线组件的横截面。
图15示出了可操作地连接至热偶发电器和其他电子器件的集成光伏电池和RF天线组件的横截面。
从包括以下的详细描述中，本发明的其他细节及其优点将变得显而易见。
具体实施方式
在以下对实施方式的描述中，参照附图对能够实践本发明的示例进行了说明。应当理解，在不背离所公开的本发明的范围的前提下，可以创作其他实施方式。
图1中示出了使用光能或太阳能收集的无线自主收发器2。无线自主收发器2包括集成光伏电池和射频（RF）天线组件4、无线电收发器6、功率管理单元8、第一可选能量存储器10、第二可选能量存储器12以及可选传感器14。
集成光伏电池和RF天线组件4用作RF天线以及DC能量生成器，并与无线电收发器6、功率管理单元8以及可选地与能量存储单元10或多个能量存储单元10、12相连接。在无线传感器网络（WSN）应用的情况下，可以设置传感器14。
应当理解，集成光伏电池和RF天线组件4可以是代替单个光伏电池的光伏面板或模块。
应当理解，集成光伏电池和RF天线组件4、无线电收发器6、功率管理单元8、第一可选能量存储器10、第二可选能量存储器12以及可选传感器14可以与本质上是柔性的且可拉伸的材料集成一起或集成在其中，这些材料诸如用于印制电子产品的材料（聚合物、塑料、有机或无机材料）、纺织品、生物复合材料或生物相容材料、薄玻璃层、薄半导体层、纸、纳米粒子或纳米管。
本领域普通技术人员将理解，通过将无线自主收发器2的各种部件集成在一起，可以使部件数量最小化，因此提供具有更紧凑的无线装置，这是具有很大优势的。此外，通过将从一个器件到另一器件所需的互连最小化以及由此将尤其是射频下的损失和信号耦合效应最小化，可以提高无线自主收发器2的效率，这同样具有很大优势。
应当理解，这种系统可以应用于小尺寸以及大尺寸或大面积的电子产品。特别地，本文中公开的集成光伏电池和RF天线组件4还称为太阳能天线或“太阳能天线（solant）”，并且可以用于模拟、数字、脉冲或孤波辐射或接收。
通过将集成光伏电池和RF天线组件4与其他电子器件集成在同一材料或基板中，可以获得系统级封装（SiP）。此外，例如通过使用薄膜技术进一步将集成光伏电池和RF天线组件4与其他电子部件或电路集成，可以实现等同的系统上芯片（SoC）或系统上封装（SoP）。
本领域普通技术人员已知的是，由于其结构，光伏或太阳能电池将光能或光子能量或太阳光的能量直接转换成电能。可以使用诸如硅（Si）或砷化镓（GaAs）的半导体材料或者诸如碳纳米管的纳米材料或印刷电子产品来制造光伏电池。在半导体材料是硅的情况下，制造pn结，其中，产生直流（DC）电流。普通类型的光伏电池包括但不限于单结GaAs、多结电池、晶体硅（可以是单晶、多晶或者厚膜）、薄膜材料技术（诸如CdTe、非晶Si、多晶硅结、纳米‑、微‑或聚‑Si）；染料敏化型材料；有机或无机材料。由于这些光伏电池非常薄，在几纳米或微米的量级，因此可以提供一些技术来获得柔性的光伏电池，例如在M.Pagliaro,G.Palmisano以及R.Ciriminna的Wiley‑VCH Verlag Gmbh 2008年的“Flexible Solar Cells”中描述的。
参照图2，示出了硅薄膜集成光伏电池和RF天线组件的实施方式，其中，光伏电池包括顶层20、透明导电膜（TCF）层21、p层<p>22、本征<i>23材料和n‑层<n>24。
更准确地说，顶层20用作光伏电池的保护密封材料。透明导电膜（TCF）层21用作顶侧的导电体，其与p型硅、金属接触和密封材料层之间的折射率匹配，以提高光伏电池的效率。p‑层<p>22（固定在透明导电膜下面的第一电极层的第一实施方式）在顶侧TCF层上形成正DC接触（DC+），而n‑层<n>24（第二电极层的第一实施方式）提供负DC接触（DC‑）。在该实施方式中，本征<i>23材料夹在p‑层<p>22和n‑层<n>24之间，以形成p‑i‑n结。应当理解，虽然公开的是p‑i‑n结，但是可选地可以设置n‑i‑p结。在这种实施方式中，第一电极层包括n‑层<n>，并且第二电极层包括p‑层<p>。此外，应当理解，多个层叠的p‑i‑n或n‑i‑p层也是可行的。虽然仅示出了薄膜技术，但是多个层叠的PV技术（诸如非晶硅或晶体硅）是可行的。
集成光伏电池和RF天线组件进一步包括第一导电材料水平部分25和第二导电材料水平部分26。应当理解，第一导电材料水平部分25和第二导电材料水平部分26用作光伏电池的接触电极，并且由此提供了电势差，而且是至少两个导电材料水平部分的实施方式。这种导电材料可以不是金属或碳，并且可以认为是不良导体。在一个实施方式中，导电材料的形式可以是液体或微流体之一。
在一个实施方式中，第一导电材料水平部分25和第二导电材料水平部分26包括透明导电膜层。
应当理解，在图2公开的实施方式中，第一导电材料水平部分25和第二导电材料水平部分26均位于光伏电池下面，这有助于与其他元件的连接。因此，这有利地使得能够提供集成光伏电池和RF天线组件。
为了在与第一导电材料水平部分25相同的水平面上但不是第一导电材料水平部分25上制造第二导电材料水平部分26，在一个实施方式中，可以蚀刻掉一些光伏电池材料，或者在光伏制造过程步骤中分配特定接触电极表面区域。这种技术可以包括背接触光伏电池，其可以使用诸如金属穿孔卷绕（MWT）、发射极穿孔卷绕（EWT）以及背接触电池或埋入式接触的技术来实施。
本领域普通技术人员将认识到，仅允许顶部接触位于光伏电池的顶侧的现有技术光伏电池设计具有很大优势。因此，现有技术光伏电池设计极大地苦于需要带式连接器或其他互连元件以与基板连接。实际上，这种现有技术构造对于高频率天线设计，特别是对于微波（在3GHz‑30GHz的范围内）或毫米波设计（在30GHz‑300GHz的范围内），是不适合的。
仍然参照图2，应理解到，第一导电材料水平部分25直接用于RF和DC‑连接，而第二导电材料水平部分26仅用于DC+连接。
应当理解，可以提供可选实施方式，其中，第一导电材料水平部分25和第二导电材料水平部分26用作RF接触，或者其中，第二导电材料水平部分26仅用作RF接触。将理解到，RF接触的大小将取决于所需的DC电流产生以及天线的性能特性。
将进一步理解到，当设计集成光伏电池和RF天线组件时，特别是在需要较高频率时，可以考虑第一导电材料水平部分25和第二导电材料水平部分26之间的空间27，并且借助于电磁场解算器或模拟器来实现。
将理解，这里公开的集成光伏电池和RF天线组件不限于给定数量的接触。因此，如图2所示，第一导电材料水平部分25提供了电磁/RF波辐射器或吸收器的基底，其中电磁/RF波辐射器或吸收器还将激励存在于第一导电材料水平部分25的周围的其他导电元件，诸如透明导电膜（TCF）层21和第二导电材料水平部分26。
还将理解，在所公开的实施方式中，透明导电膜（TCF）层21是导电的，这还有助于RF辐射。在第二导电材料水平部分26也定位为接近另一接触的情况下，耦合RF场产生并且也有助于RF辐射。反之，集成光伏电池和RF天线组件还接收或吸收这种RF辐射。因此，第一导电材料水平部分25和第二导电材料水平部分26都必须是RF去耦的，以将DC连接上的RF信号滤波。这可以使用具有RF电感器扼流圈（L）和旁路电容器（Cc）的低通滤波器拓扑来执行。可以使用多个LCc部分，以抑制可能具有宽带频率特性的不想要的RF信号。因此，光伏电池以及第一导电材料水平部分25和第二导电材料水平部分26一起构成了集成光伏电池和RF天线组件28元件。
本领域普通技术人员将理解，RF电感器扼流圈（L）和旁路电容器（Cc）的形式可以是集总元件或分立元件。常见的电感式集总元件由高阻抗线组成，高阻抗线可以被调谐到被减短至四分之一波长传输线频率，即，天线操作频率。实际上，该技术适于窄带频率操作。使用固定在光伏电池下面或者定位为与光伏电池邻近的其他材料，可以在过程中嵌入集总元件。
如图2所示，如果在一个或多个接触需要RF连接，则需要至少一个DC隔直流电容器（Cb）作为高通滤波器的一部分。第一导电材料水平部分25和第二导电材料水平部分26还可以用作RF地。在该实施方式中，需要电容来将RF地与DC电势去耦，如DC隔直流电容器（Cb）将用作高通滤波器。因此。这种构造可以用于其中RF场通过地平面内的缝隙辐射的缝隙天线，或者用作另一天线元件的公共RF地平面。
在DC地和RF地必须连接在同一点的情况下，如上所述将光伏电池的负DC电势去耦，并且将添加的RF扼流圈（电感器元件）添加为直接接地，以在DC线上增加进一步RF去耦。
在光圈耦合集成光伏电池和RF天线组件的情况下，诸如对于光圈耦合或耦合贴片天线，至少一个顶部集成光伏电池和RF天线组件的接触将仅具有直接DC连接。RF波通过另一天线元件激励，诸如在光圈耦合天线构造的情况下的开缝隙地平面或者位于直接耦合至贴片的贴片天线元件下的带状线。另一替代方案是具有位于贴片天线下面的收发器电路元件的直接耦合RF信号输出/输入。如果设计RF差动激励天线，则可以不需要RF地。
因为集成光伏电池和RF天线组件用于两个目的，即，提供DC功率和提供用于RF信号辐射或接收的RF天线，因此，集成光伏电池和RF天线组件的整体尺寸和形状将取决于这两个要求。如图2所示，导电光伏电池接触材料的表面积大小将决定背接触25的可用DC功率。导电材料的尺寸和形状将决定天线RF特性。因此，通过选择至少两个水平部分和/或包括TCF层的光伏电池的特定形状，可以根据所需的操作频率、频率带宽、输入阻抗、天线增益等来设计天线。出于天线设计的目的，导电材料可以延伸到超出至少两个水平部分之外。
参照图3，示出了对天线设计有用的集成光伏电池和RF天线组件的各种平面形状。这些形状可以是任意的。例如，形状31是可以用于贴片或胖单极状天线的线性的矩形形状。形状32具有可以用于贴片、胖单极状天线的梯形形状，或者如果差分驱动两个类似形状，将获得蝶形天线。形状33以及形状34与形状32类似，但是可以具有更多的宽带频率特性。形状35是三角形状，并且类似于形状32，如果差分驱动两个类似形状，将获得蝶形天线。形状36是圆形，而形状37是可以主要用于宽带或超宽带频率响应的椭圆形。形状38是具有特定线宽的弧形。形状39是具有特定线宽的环状，以特定频率或根据其RF激励谐振，并且可以具有用于多个频率天线特性的多个谐振。形状331具有任意形式，其包括空间填充曲线或不规则形状。形状332可以是具有一个公共RF激励或多个RF激励的螺旋天线，用于宽带频率特性。该示例示出了可以来自四个不同光伏电池的四个部分。
整个集成光伏电池和RF天线组件可以由用于其DC连接的串联和/或并联连接的多个集成光伏电池和RF天线组件构成，并且用作RF辐射器或接收器或RF地。这些集成电池和RF天线组件可以嵌入在一个密封材料20中。
形状333类似于诸如线单极的线状天线，并且如果差分驱动两个线，为线偶极子。形状334可以是被差分驱动的线状环形天线。可以使用导电接触从集成光伏电池和RF天线组件来制造这些线状天线。这些还可以是空间填充曲线或不规则形状的天线，其可以具有宽带频率特性。本领域普通技术人员设计满足天线需求以及总DC功率的形状直到达到天线的规格的天线。
例如，如果贴片天线必须设计为在FR‑41.5mm基板或绝缘材料上以4GHz谐振，则与形状31类似的形状可以具有2cm x 2cm的总尺寸。
参照图4，示出了集成光伏电池和RF天线组件构造的可选实施方式。任意形状41的一部分可以用作RF地平面。任意形状41是集成光伏电池和RF天线组件以及RF地平面中的开口。将理解，出于各种目的，还可以制作多个开口，其可以在RF地平面中或者作为诸如开缝分形贴片天线的天线元件的一部分。整个缝隙天线元件可以由用于其DC连接的串联和/或并联连接的多个集成光伏电池和RF天线组件制成。形状42示出了缝隙环形天线。
参照图5，示出了沿形状40的线A‑A’截取的横截面图。在该情况下，只有密封层20没有被去除。在该实施方式中，仅示出了集成光伏电池和RF天线组件的至少两个导电材料水平部分中的一个，用参考标号54表示。缝隙50具有与天线规格（即，谐振频率和频率带宽）对应的尺寸。将理解到，缝隙50必须是由微带线或带状线51或其他RF器件来进行RF激励，并且与开缝隙的地平面隔开由天线设计需求确定的一定高度。可以通过是柔性的绝缘材料52或空气来进行这种与开缝隙的地平面的隔离。
通过经由通孔53或使用其他互连技术将接触25连接至一些电路54来进行RF地/DC线连接。
现在返回参考图4，至少一个集成光伏电池和RF天线组件地平面40可以设计为周期性结构（诸如电磁带隙（EBG），即，高阻抗表面、频率选择表面（FSS）或超材料（左手材料）），其使用具有多个缝隙41的几何结构，以提高天线性能。
仍然参照图4，RF激励的任意形状331还可以具有存在于其光伏电池中的缝隙43（或多个缝隙）。缝隙43用作集成光伏电池和RF天线组件特性中的带阻或带通频率操作。当必须衰减特定频率的强干扰以不使以宽频带宽运行的RF前端电路饱和时，这是需要的。
在一些天线设计中，从集成光伏电池和RF天线组件元件产生额外的互连或总体天线形状。图6中示出了这种示例，其中集成光伏电池和RF天线组件具有特定形状31。需要额外导电材料61，以不仅用于与其他电路相连接，还有助于天线设计布局60。额外导电材料61可操作地与第一导电材料水平部分25连接，并且可以设置为与第一导电材料水平部分25相邻，或者部分在第一导电材料水平部分25的下面。这还适用于导电材料26。
在图6中，额外导电材料61被设置为部分在第一导电材料水平部分25下面，以与第一导电材料水平部分25接触。可以使用导电粘合剂或薄导电胶带。额外导电材料61还可以设置在绝缘材料52（未示出）上。
将理解到，集成光伏电池和RF天线组件还可以具有整体三维（3D）形状并且可以包括多个光伏电池。
将理解，这种构造对于使相对于光源位置可以吸收的光能量的量最大化是有用的。例如，由于地球绕太阳旋转，太阳会仅照到光伏电池的一部分，这是因为太阳的位置在一天会变化。通过设置多个集成光伏电池和RF天边组件，确保光照到至少一个光伏电池表面。集成光伏电池和RF天线组件必须覆盖3D形状的至少一个表面。因此，3D形状可以具有移动光能位置的优势（利于移动光能的位置）。此外，至少一个光伏电池和RF天线可以是柔性的和/或可拉伸的，这些可以符合其他物体的表面。
参照图7，示出了集成光伏电池和RF天线组件的各种3D基本形状。例如，形状70制成为具有六个面的盒。形状71是圆柱并可以用作杆。如果圆柱的直径足够小使得其能够被看作是线状天线，则可以用作线单极或偶极天线。形状72是中空柱，其中集成光伏电池和RF天线组件可以缠绕在曲面上。形状73是圆形盒，其对于宽带频率天线性能是有用的。形状74示出了三角形构造。形状75是球形而形状76是锥体。形状77具有抛物线构造。形状78具有金字塔构造。集成光伏电池和RF天线组件还可以是可折叠体79。由于集成光伏电池和RF天线组件可以是本质上柔性的，因此可以制成可卷曲的。
多个集成光伏电池和RF天线组件可以层叠或设置为彼此相邻，以形成完整集成光伏电池和RF天线组件。此外，借助于多个集成光伏电池和RF天线组件，可以通过串联和/或并联连接来增加DC电力。
参照图8A，光圈耦合贴片天线由上贴片天线组件80来形成，并且通过绝缘材料或空气与开缝隙的光伏电池RF地平面40隔开，上贴片天线组件还可以是集成光伏电池和RF天线组件元件。如图7中示出的，上贴片天线元件80还可以具有3D形状。
此外，将诸如地平面或浮动导电材料的反射器设置在集成光伏电池和RF天线组件的下面，这也可以提高光伏电池的电效率。
用于上贴片元件80的导电材料还可以是透明导电膜（TCF）型。光伏地平面40具有比上贴片元件80大的尺寸，以使用于DC功率转换的光吸收最大化。缝隙41主要位于上贴片天线元件80下面。RF地平面40通过绝缘材料52隔开，其中RF激励51位于其底部。借助于光圈耦合光伏电池贴片天线结构，上贴片元件80是通过缝隙41被RF激励的，因此不需要任何直接RF连接。当需要大DC功率而上贴片天线元件可能由于频率标定（scaling）而很小时，这种结构是有用的。该实施方式还可以应用于天线阵列。
图8B‑图8D中示出了使用一个或多个集成光伏电池和RF天线组件的单极集成光伏电池和RF天线组件。
在图8B中，集成光伏电池和RF天线组件80设置在光伏电池RF地平面40的上面，并且在光伏电池RF地平面40上方一定高度，该高度由天线设计者决定。集成光伏电池和RF天线组件80可以具有由柱式连接件（post‑like connection）91或垂直互连提供的RF连接。于是，光伏电池RF地平面40必须具有用于连接的开口82。在一个实施方式中，柱式连接件81插入在光伏电池RF地平面40的开口82中，并且可操作地连接至集成光伏电池和RF天线组件，并提供RF激励和接收中的至少一种。其他互连位于光伏电池RF地平面40的背面。集成光伏电池和RF天线组件80可以具有3D形状，并且可以由集成光伏电池和RF天线组件制成，在该情况下，DC电力线还必须穿过柱式连接件81。由于集成光伏电池和RF天线组件80位于表面上方，因此其柱式连接件81可以旋转，因此在这种实施方式中，集成光伏电池和RF天线组件80是可旋转的。
图8C和图8D示出了在本质上是柔性的支撑非导电材料52上形成的平面单极集成光伏电池和RF天线组件。集成光伏电池和RF天线组件80通过共面波导（CPW）馈线被RF连接，并且设置在支撑非导电材料52上。元件83是光伏电池RF地，其与导线84隔开确定的间隔85。CPW‑馈线RF阻抗被设计为使得其与天线的阻抗匹配，以用于以所需的频率（或多个频率）向/从天线进行最大功率传输。CPW‑馈线还提供了与其他电子器件的更容易集成。CPW‑馈线还可以设置在绝缘材料52的背面，在该情况下，单极集成光伏电池和RF天线组件80的RF连接通过辐射耦合带元件84来提供。因此，单极集成光伏电池和RF天线组件80将仅提供DC电力线。上天线导电表面和带元件84之间的间隔必须由天线设计者来决定。间隙86将地平面与单极集成光伏电池和RF天线组件80隔开。由于另一RF地平面可以存在于绝缘材料52的背面，因此还可以使用接地的CPW‑馈线。
在图8D中，平面单极具有微带馈线类型87，其或者与单极集成光伏电池和RF天线组件80位于同一平面上，或者位于支撑材料52的背面。在该情况下，具有与单极集成光伏电池和RF天线组件80的阻抗匹配的输出或输入阻抗以进行最大功率传输的RF收发器，也可以位于单极天线界面，因此不需要任何微带线馈线87。RF地平面83可以具有均一形状或者周期结构，并且与单极集成光伏电池和RF天线组件80隔开一定间隙86。将理解，单极或偶极集成光伏电池和RF天线组件具有贴片天线无法实现的宽带或超宽带频率行为的优势。
在图8E中，多个集成光伏电池和RF天线组件88围绕主集成光伏电池和RF天线组件80。该结构对于增大DC功率是有用的，这是因为可以添加所有集成光伏电池和RF天线组件的DC功率，并且同时，经由元件之间的RF耦合提供了更宽的天线频率带宽。特定间隔89可以由天线设计者决定。
集成光伏电池和RF天线组件可以是RF差分驱动的。这种天线可以不需要RF地平面，这简化了其布局结构。例如，图9A示出了单个集成光伏电池和RF天线组件90，其在其端部被差分驱动。如图9B所示，环形集成光伏电池和RF天线组件91也在其端部被差分驱动，但是特定间隙92必须将环的两端隔开，这影响某些天线RF特性。环形集成光伏电池和RF天线组件在低频（低于其第一谐振）具有电感阻抗特性，而单极、偶极和贴片集成光伏电池和RF天线组件具有电容阻抗特性。如图9C所示，偶极是差分驱动天线，其中两个集成光伏电池和RF天线组件93隔开特定间隙94。由于偶极使用至少两个以上集成光伏电池和RF天线组件，因此这些可以是DC串联或并联连接，以使可用DC电力加倍。另一实施方式可以由折叠偶极天线组成。许多RF前端电路（诸如功率放大器和低噪放大器）具有差分拓扑，以抑制共模噪声并提高所发送或接收的信号的RF性能。通过直接集成到差分激励天线，不需要平衡‑不平衡转换器，这减小了收发器系统的部件量，并使由于平衡‑不平衡转换器的存在而引起的功率损失最小化。
图10A中示出了另一CPW‑馈线天线拓扑。集成光伏电池和RF天线组件100直接用CPW馈线激励。在该示例中，缝隙偶极天线101根据其尺寸以特定频率谐振。这种CPW‑馈线集成光伏电池和RF天线组件可以与RF前端电路容易地集成。
图10B中示出了平面反转F天线（PIFA）拓扑，其中，集成光伏电池和RF天线80在一个点被RF激励并且RF地连接在另一点。在该附图中，仅示出了单个DC连接。该拓扑还可以应用于反转F天线（IFA）。
其他集成光伏电池和RF天线拓扑可以包括波导天线、喇叭天线、螺旋天线、对数周期天线、螺旋线天线、维瓦尔第天线、曲折天线或反射器天线。
如上所述，两个以上集成光伏电池和RF天线组件可以用于天线分集、多频天线或天线阵列，而其串联和/或并联连接的集成光伏电池和RF天线组件将提供DC电力。
集成光伏电池和RF天线组件可以具有单个极化（例如，以水平或垂直为例）、双极化（例如，以圆形或椭圆形为例）或多个极化，这取决于天线的形状及其RF连接。
如上所述，集成光伏电池和RF天线组件可以设置在超材料（左手材料）上，超材料改变了材料本身的特性，诸如产生负介电常数和/或负磁导率。因此，可以减小集成光伏电池和RF天线组件的大小，这对于整体系统大小限制是一个问题的低频应用是有用的。
非导电支撑或绝缘材料可以是印刷电路板、柔性PCB、塑料或聚合物、玻璃、纸、有机或无机材料、生物相容材料或生物复合材料、或纳米材料，并且其可以是柔性的和/或可拉伸的。PV电池可以集成在纺织品或服装（诸如衣物、包、帐篷等）的内部或上部。因此例如，集成光伏电池和RF天线组件可以编织在纺织品材料中，以在纺织品材料中形成集成光伏电池和RF天线组件。这些可以用于诸如无线体域网（WBAN）的便携式或可佩戴式应用，并且可以是可清洗的。
由于集成光伏电池和RF天线组件可以是柔性的，并且容易与其他电子器件集成，因此如果是平面结构，则其可以作为在其底部层压有薄粘合层的“即撕即贴”器件来提供。其还可以作为独立器件或完整的无线系统来提供。
参照图11，示出了如下实施方式，其中集成光伏电池和RF天线组件80和相关的PV电池元件与含有一些转换电子器件、能量存储器以及能量调节电路的能量收集接口电子器件集成，以传送恒定的能量和提供适当的RF和DC地用于后续级的电子器件，这是光能量收集方案的一部分。
在该实施方式中，通过将收集的能量转换成可使用的能量格式，转换电子器件高效且有效地从N个光伏电池元件（N_DC+、N_DC‑）收集DC能量。能量存储器累积并保存能量。其存储器与转换电子元件相配合，以接收来自光收集器的输入电荷。能量调节电路然后调节来自能量存储器的输出电压和电流，以用于后续电子器件的所需DC供给（DC+_i、DC‑_j）。还设置了DC地。M_RF连接和RF地（如果可用）与无线电收发器电路直接相连接。
集成光伏电池和RF天线组件还可以与其他印制电子器件、薄膜、纳米电子器件或有机技术集成。
例如，在图12A中，示出了使用导电粘合剂124或使与器件123接触的其他方式（诸如倒装片键合）经由第一导电材料水平部分121和第二导电材料水平部分122与集成光伏电池和RF天线组件连接的电子器件123的横截面图。第一导电材料水平部分121和第二导电材料水平部分122用于提供前面提到的RF和DC连接，并固定在光伏电池120下面。
在一个实施方式中，电子器件123可以是包括DC转换接口电子器件的无线电收发器和/或功率管理装置。因此，本领域普通技术人员将理解到，不再需要屏蔽电缆。
多个集成光伏电池和RF天线组件可以与至少一个电子器件123直接相连接。如图12B所示，光伏电池120、第一导电材料水平部分121以及第二导电材料水平部分122经由可以是本质上柔性的绝缘材料125连接至电子器件123。将理解，可以使用互连通孔、微孔或纳米线126来进行到第一导电材料水平部分121和第二导电材料水平部分122的连接。这种构造可以用于RF辐射耦合天线结构，诸如在图8E中公开的那个。
仍然参照图12B，导电反射器或超材料127可以设置在距集成光伏电池和RF天线组件的一定距离，以使后向辐射场最小化。在可佩戴式应用中，身体吸收天线辐射的RF能量的很大一部分。因此，为了使身体中的辐射场最小化并且使向外的辐射场最大化，导电反射器127将是有利的。
在一个实施方式中，导电反射器或超材料127直接位于电子器件123的背面。可选地，导电反射器或超材料127位于非导电支撑材料或空气128的背面。将理解，电子器件123还可以设置在与第一导电材料水平部分121和第二导电材料水平部分122相同的平面上，在绝缘材料125的上方与光伏电池相邻。在这些构造中，RF去耦网络集成在电子器件123中。
参照图13，示出了可操作地连接至可再充电的电池和/或超级电容器或其他能量存储装置130（诸如燃料电池，可以是柔性的，诸如由纳米管油墨或碳纳米管制成的纸电池）的集成光伏电池和RF天线组件的实施方式。
将理解到，能量存储装置130可以直接与电子器件123相连接。可选地，能量存储装置130可以使用通孔或纳米线131与电子器件123相连接。
将理解到，能量存储装置130可以进一步用作RF反射器。将理解，在一个实施方式中，能量存储装置130还可以设置为与电子器件123相邻。本领域普通技术人员将理解，使用这种集成系统可以节省空间和重量，这具有很大的好处。
参照图14，示出了使用其他薄膜技术的整体集成的薄膜光伏电池和RF天线组件的横截面图的示例。
将理解到，该技术可以使用相同的光伏制造工艺，其具有用于其他电子功能（诸如光电二极管和发光二极管、电子显示器、DC电路、数字和模拟/RF电路）的有源器件（发射器和二极管）和无源器件（电阻、电容、电感器、变压器）140。
将理解到，层141可以是二氧化硅。层142可以是用于构造有源器件的薄硅膜，该有源器件与光伏电池120的第一导电材料水平部分121和第二导电材料水平部分122以及其他底层（如果有的话）互连。
这些还可以被制造为与集成光伏电池和RF天线组件相邻。此外，薄膜可再充电电池和/或能量存储器144装置可以设置在有源和/或无源器件140下面，与这些器件中的一些互连。将进一步理解到，由于能量存储装置144本质上可以是柔性的，因此其可以用作集成光伏电池和RF天线组件无线系统的支撑材料。
本质上可以是柔性的和/或可拉伸的材料52可以设置在集成光伏电池和RF天线组件的下面。这种高度集成系统可以使用有机或无机工艺来制造集成光伏电池和RF天线组件以及有源器件。
在可选实施方式中，可以使用纳米级器件或元件，诸如碳纳米管、石墨烯晶体管、量子点和纳米线。
在其他实施方式中，集成光伏电池和RF天线组件可以嵌入在微电子机械系统（MEMS）或纳米电子机械系统（NEMS）中，诸如，嵌入在MEMS传感器、致动器、无源元件或开关中。频率可再配置集成光伏电池和RF天线可以嵌入在MEMS或NEMS开关中。
参照图15，示出了集成光伏电池和RF天线组件的横截面，该组件包括光伏电池120、与热能或热发电机或热偶发电器（诸如热电堆）150集成的第一导电材料水平部分121以及第二导电材料122水平部分。
将理解到，当出现本地温度差时（诸如身体、太阳热量、或靠近产生热的装置），可以使用热偶发电器150。
在该实施方式中，能量是从光伏电池120和热偶发电器150收集的，并可以存储在能量存储装置155中。因此，可以减小光伏电池120的总体尺寸。将理解到，热偶发电器150可以被设置为邻近光伏电池120，或者使用诸如薄膜技术的制造工艺嵌入在光伏电池120中。
热偶发电器150将通过通孔151与底层电子器件154互连。与一些互连152相关的支撑材料153以及底层材料52可以是可选的。需要冷却系统或热沉156，以保持集成光伏电池和RF天线组件/热偶发电器系统的背面处于一定温度水平。
用于收集太阳能或光能的集成光伏电池和RF天线组件还可以用作用于收集电磁辐射或无线传输能量的天线，因此组合了两种能量收集技术。
尽管以上描述涉及发明人当前设想的具体实施方式，但应当理解到，本发明在其宽的方面包括本文中所描述的元件的机械以及功能等同物。