CN100535353C - 光电信号发生器罩或遮篷 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种包括光电池的光电信号发生器罩或遮篷，其包括可以柔软织物或棒(28)的配置形式嵌入的第一和第二元件(1，2)，第一和第二元件可在折叠和展开位置之间改变位置。当它们被展开时，第一元件(1)按一定距离平行叠置于第二元件(2)上。在一个和/或另一元件(1，2)上安置有光电池(6，15，20，35，37)，它们被安置成使电池(6，15，20，35，37)位于第一元件(1)的上部和/或下部表面上和/或第二元件(2)的上部表面上。将所述两个元件安置成使第一元件(1)允许阳光至少部分地通过第一元件，并将光线导向位于第一元件(1)的下部表面和/或位于第二元件(2)的上部表面上的电池(6，15，20，35，37)的活性光电表面上。

Description

光电信号发生器罩或遮篷
技术领域
本发明涉及光电领域，更具体地说，涉及一种包括光电池的光电信号发生器罩(blind)或遮篷，以便不仅提供罩或遮篷中固有的惯常的阳光保护而且还产生电力。
背景技术
将一些光电池织物(cloths)或一些光电池层(sheets)结合于罩中连同其他物品一道用于天井或阳台已属现有技术。公开文件WO 02/084044号描述了一种罩，其一方面包括织物，在该织物内以一连串的列的形式封装有光电池，优选封装有硬质光电池(rigid photovoltaic cells)，另一方面包括多边形管，可将所述织物卷于该管上。两相邻电池列之间的间隔可将电池保持在平行于限定管的多边形的那些侧之一的平面上。
就此而言，公开文件WO 99/61721号披露了一种类似装置，其包括织物，在该织物上放置有柔软的光电池，可将该织物卷在圆柱形管上。
在这些装置中使用的太阳能电池存在输出/成本比较低的缺点。
发明内容
本发明的一个目的是提出一种罩或遮蓬，其包括叠置于第二织物上的第一织物，这些织物的结构在限制由光电池引起的可观的成本增加的同时基本上能提高罩的电力输出。
根据本发明，此目的可通过提供一种光电信号发生器罩或遮篷来实现。这种罩或遮篷包括以柔软织物或一组棒的形式的第一和第二元件。这两个元件可在收拢位置和展开位置之间改变位置，当第二元件展开时，第一元件通常以一定距离平行叠置于第二元件之上。在这两个元件中的一个和/或另一个上安置有光电池，这些电池的活性光电表面被设置在第一元件的上部表面和/或下部表面上，和/或第二元件的上部表面上。当两个元件展开时，第一元件允许阳光至少部分通过。可将这些元件安置成致使光线射在设置于第一元件的下部表面上的和/或第二元件的上部表面上的电池的活性光电表面上。
附图说明
本发明的特征将通过参考示意性的附图阅读所给出的一些实施例而更加清晰，在任何方面都不应将这些实施例当作限制性的实例。附图中：
图1为本发明第一实施例的包括叠置于第二元件上的第一元件的罩或遮篷的部分透视图；
图2为第二实施例的罩或遮篷的部分透视图；
图3为第三实施例的罩或遮篷的部分透视图；
图4为图3所示的部分侧视图；
图5为本发明第四实施例的罩或遮篷的部分透视图；
图6为第五实施例的罩或遮篷的部分透视图；
图7为第六实施例的罩的顶部的部分透视图；
图8为图7所示的部分透视图；
图9为图8所示的细节图；
图10为第七实施例的罩或遮篷的部分透视图；
图11为第六或第七实施例的包括有菲涅尔透镜和光电池的棒的横截面图；
图12为根据上述实施例之一的不同的卷动支撑件的部分透视图；
图13为包括两个滑动件的遮篷的透视图；
图14为图13所示的部分前视图；
图15分别示出了弯曲小条(strip)和穿孔小条；
图16为包括冕状轮的轴支撑件和减速齿轮的前视图；
图17为减速齿轮和轴支撑件的横截面图。
具体实施方式
根据本发明第一实施例(图1)，罩或遮篷的第一和第二元件1、2是分别被称为上部的第一织物1和被称为下部的第二织物2。第一织物1被平行叠置于第二织物2上，第二织物与第一织物的尺寸基本相同。彼此间隔一定距离的这些织物1、2能被卷到两个分开的支撑件3、4上。将有两面的光电池6以处于可使用的商标为Sliver的下方的小条形式封装在透明薄层(transparent film)5的内侧上，该透明薄层5形成上部织物1的整体。薄层5优选由聚氟乙烯构成，例如，由市售的商标为的聚氟乙烯构成。还可采用如“ETFE”之类的其他封装膜(encapsulation films)。对于这类应用来说，这些薄层具有最佳的机械性能和光学性能(高透射系数)。
安置在第一织物1下方的第二织物2具有与传统的罩织物相同的外观的下部表面。其可由如丙烯酸或棉之类的纤维制成。另一方面，该第二织物的上部表面完全由12μm的层叠的被金属化的(银或铝)塑料膜构成的(例如，由PET构成的)柔软反射体7覆盖。一方面，这种反射体7接收大部分漫射或直射的穿过与上部织物1的每个电池6之间的空间相应的表面的太阳光，另一方面，将这些光线的一部分再导向封装于上部织物1内的有两面的光电池6的下部表面上。
设有多个由透明薄层构成的柔软模件，如上所述，在这些透明薄层内部封装有所述电池6。后者的尺寸为长度的数量级从80mm到120mm，宽度的数量级从1mm到3mm。在每个电池6之间的空间通常处于0.5mm到3mm之间。这个空间确定了模件的成本和输出。可将几个模件并排地并置，从而形成上部织物1的整个表面。
上面可卷有织物1、2的支撑件3、4可以是圆柱形、椭圆形或多边形管。由所述模件构成的上部织物1和包括反射体7的下部织物2的厚度很薄，一旦将这些织物全部卷到支撑件3、4上时，可将所述织物1、2一体地装进罩壳8内。织物1、2的一端被联接到支撑件3、4上，而另一端优选联接到饰边(lambrequin)9上(图6和7)。为了确保有两面的光电池6的输出最佳，可将上部织物1和下部织物2之间的距离选择为10mm和100mm之间。
根据如图2所示的本发明的第二实施例，上部织物1由10到300μm厚的柔软的有两面的薄层构成的几条狭带(tape)10组成，其包括例如由单晶硅和多晶硅或砷化镓(GaAs)构成的单结(single-junction)光电池，或由如合金“GaInP/GaAs/Ge”之类的异质结构组成的多结光电池。也可采用“CIGS”、“CuInSe2”，或“CdTe”类型的薄膜。
由于这些薄层都不透明，可将优选由聚氟乙烯构成的透明薄层的带(band)11安置在每条狭带10的各侧，使大部分漫射和直射的太阳光可到达反射体7。该反射体将这些光线再射到封装在上部织物1内的薄层内固有的光电池的下部表面上。
此组两叠置的织物1、2可满足重量、成本和辐射的需求。不必考虑与罩或遮篷所预期的阳光照射区域，可将包括光电池的柔软的有两面的薄层的表面分成两部分。此表面与分隔所述薄层并使薄层内固有的光电池的下部表面借助于反射体7来接收太阳辐射的透明薄层的带11的表面相等。
根据前两个实施例的变形，支撑件3、4可用由单管12(图12)组成的单一的和专门的支撑件代替，可将两块织物1、2卷在该支撑件上。在靠近管12之处安置有另外的转动管13以保持在织物1、2之间的恒定距离。
在本发明的第三实施例中，第二实施例中的每条透明带11用一系列优选呈线性的菲涅尔透镜14代替(图3和4)。
众所周知，菲涅尔透镜被用于航天领域。为了输出相等，这些透镜可将光电池的表面划分10到100次。美国文献6111190号描述了由可扩展的菲涅尔透镜构成的这种装置。
每个透镜14将太阳的直接辐射集中在安置于反射体7上的硅或单结或多结光电池15上。在这个实施例中，暴露于反射体膜7的有两面的薄层的下部表面具有也接收源于受到由菲涅尔透镜14集中的辐射的电池15的加热的红外线辐射的特殊性能。可使集中在某些多结光电池上的太阳的直接辐射高达2000倍。但是，优选集中的太阳直接辐射不超过500倍，以防止因这些电池的加热而引起的麻烦。
根据第四实施例(图5)，上部织物1由全部由几列线性菲涅尔透镜17形成的柔软而透明的薄层16组成。在透镜17和覆盖透镜的硅薄层之间结合有细金属或塑料网(未示出)，以确保在提供具有恒定刚性的薄层16的同时使该薄层柔软。下部织物2包括一些小条18，这些小条上放置有多行光电池19，所述小条18被安置在菲涅尔透镜17的聚焦线上。
根据图12或14，可将两块织物1、2分开卷在或连带地分别卷在能激励位于滑动件23内的缆索或带状件(belt)(未示出)的机动化的管21、22上或管12上，这些滑动件被安置在织物1、2的每一横向侧。缆索或带状件借助于被限制在滑动件23内的导轮(24、25)保持张紧。两块织物1、2之间的距离确定了所述滑动件23的高度。这个距离取决于所使用的菲涅尔透镜17的焦点上的长度。其通常处于50mm和500mm之间。
根据本发明的第五实施例，用同心(concentric)菲涅尔透镜26代替线性菲涅尔透镜17并用被安置在同心菲涅尔透镜26的每个焦点上的光电池27代替(图6)放置在下部织物2上的光电池行19。
根据第六实施例(图7、8和9)，第一元件1由一组由铰接杆支撑的刚性铝棒28构成，该棒28可在收拢位置和展开位置之间变换位置。对于其一部分，第二元件2由一连串线性抛物面反射器30组成的织物2构成，所述抛物面反射器30被发射体31覆盖。一种形状记忆金属线或塑料线32(图15)被安置在反射体31和织物2之间，当织物2被完全展开时每一抛物面反射器30的光束具有处于100mm和500mm之间的相同的宽度。
可将几根带条(strap)33以规定间隔垂直于线性抛物面反射器30地安置在织物2的整个长度上，其中的两根带条被安置在所述织物2的各侧。这些带条33的端部之一被固定联接到支撑件3，而端部中的另一个被固定联接到饰边9，以确保使所述抛物面反射器30保持在单一平面上。几个多边形件34被至少安置在管形支撑件3的每一端上。当罩或遮篷被折叠时，线性抛物面反射器30被卷到管3上同时使带条33适于多边形件34的周边。带条33与织物2的组装部位被定位在与管3的表面正切的多边形件34的顶点之一上。当织物2被卷到支撑件3上时，卷动方法可使带条33始终绷紧。
每根棒28的下部表面被一小条光电池35覆盖，而在光电池上将一行优选为同心的菲涅尔透镜36被调节到近似10mm(图11)。可将所述棒28安置成使透镜(36)定位于各线性抛物面反射器30的焦点线上。所述线性抛物面反射器通过通常在10和20之间变化的因数将太阳辐射反射和集中到菲涅尔透镜36上。每个透镜36再一次将辐射集中到电池35上。所述电池例如可由单晶硅制成或者可以是具有表面面积只有几平方毫米的多结电池。当使用多结电池35时，可获得大于2000倍的集中系数(concentrationfactor)。在这种情况下，由电池发出的热量通过棒28发散，后者被自然通风冷却。为了提高散热系数，棒28通常为管状。
在第六实施例的变型中，用穿孔小条32’代替金属或塑料线32。这种穿孔小条具有足够的刚性，以便在不使用带条33的情况下将抛物面反射器30的光束保持在单一平面上。
与前述的实施例不同，在此实施例中固有的电池35的输出实际上不受太阳在东-西轴线上的运动的影响。
根据本发明的第七实施例，一组棒28被安置在织物1的下面。所述织物由如第四实施例中所描述的那样的完全由线性菲涅尔透镜17形成的具有柔软和透明的薄层16组成。所述棒28的上部表面包括电池37，而其他优选为同心菲涅尔透镜38适合处于电池上。
上面几种实施例所述的罩或遮篷通常包括由一些电动动作筒(electriccylinders)(未示出)控制的用于使织物1、2在北-南轴线上倾斜的系统。某些实施例可包括被设计成借助于被安置在轴支撑件41上的冕状轮40使织物1、2在东-西轴线上枢转的减速齿轮39。
可用程序钟(programmed colck)控制减速齿轮39和/或所述动作筒，以便在白天的任何时候使织物1、2处于与太阳辐射垂直的位置，从而获得最大输出。
因此，单纯供天井、凉棚或花园的阳光保护用的罩或遮篷可成为常年能将最多的太阳能转换成电能的定日镜。
根据上面说明的各实施例，本发明具有很多优点：
-光电池所使用的表面大约为一半，这将显著降低制造成本。
-借此，罩或遮篷的重量明显减轻。
-由于最优地利用了直射和漫射的太阳光线以及源于反射体7和太阳能电池的热量的红外线，可增大电力输出。

Claims (16)

1.一种光电信号发生器罩或遮篷，其特征在于，其包括：以柔软织物或一组棒(28)的形式的第一和第二元件(1，2)，所述两个元件(1，2)可在收拢位置和展开位置之间改变位置，当所述第二元件展开时，所述第一元件(1)通常以一定距离平行叠置于该第二元件(2)上；在这些元件(1，2)之一和/或另一个上安置有光电池(6，15，20，35，37)，所述电池(6，15，20，35，37)的活性光电表面被设置在所述第一元件(1)的上部和/或下部表面上和/或所述第二元件(2)的上部表面上，当所述两个元件(1，2)展开时，所述第一元件(1)允许阳光至少部分通过；所述两个元件(1，2)被安置成使光线射向设置在所述第一元件(1)的下部表面上的和/或所述第二元件(2)的上部表面上的所述电池(6，15，20，35，37)的活性光电表面上。
2.如权利要求1所述的光电信号发生器罩或遮篷，其特征在于，所述第二元件(2)是上部表面上包括有反射体(7)的织物。
3.如权利要求2所述的光电信号发生器罩或遮篷，其特征在于，所述第一元件(1)是能被卷于支撑件(3)上的织物，所述织物(1)由包括有有两面的光电池(6)的透明薄层(5)构成，所述第二元件(2)或被卷于所述支撑件(3)上或被卷于第二支撑件(4)上。
4.如权利要求3所述的光电信号发生器罩或遮篷，其特征在于，所述电池(6)被封装在所述透明薄层(5)中。
5.如权利要求4所述的光电信号发生器罩或遮篷，其特征在于，每个被封装的光电池(6)之间的空间处于0.5和3mm之间。
6.如权利要求2所述的光电信号发生器罩或遮篷，其特征在于，所述第一元件(1)是由包括光电池的薄的柔软的两面薄层形成的几条狭带(10)构成的织物，每一所述狭带(10)被透明薄层的带(11)分开，所述第二元件(2)将穿过所述带(11)的太阳的直接辐射和漫辐射反射到所述薄层的下部表面上。
7.如权利要求6所述的光电信号发生器罩或遮篷，其特征在于，每一透明带(11)由线性菲涅尔透镜(14)构成，这些透镜将太阳的直射辐射集中到被安置在所述反射体(7)上的一行光电池(15)上。
8.如权利要求1所述的光电信号发生器罩或遮篷，其特征在于，所述第一元件(1)是完全由几个线性菲涅尔透镜(17)形成的柔软透明薄层(16)构成的织物，所述线性菲涅尔透镜被设计成将太阳的直接辐射集中到被安置在所述第二元件(2)的上部表面上的几行光电池(19)上，所述第二元件(2)也是织物。
9.如权利要求1所述的光电信号发生器罩或遮篷，其特征在于，所述元件(1)是包括由同心菲涅尔透镜(26)的柔软透明薄层(16)构成的织物，该同心菲涅尔透镜被设计成将太阳的直接辐射集中到被安置在所述第二元件(2)的上部表面上的几行光电池(27)上，所述第二元件(2)也是织物。
10.如权利要求1所述的光电信号发生器罩或遮篷，其特征在于，一方面，所述第一元件(1)由被铰节杆(29)支撑的一组棒(28)构成，所述棒(28)包括在其下部表面上的几个光电池(35)，而在所述光电池上安排有菲涅尔透镜(36)，另一方面，所述第二元件(2)为由一连串线性抛物面反射器(30)构成的织物，这些线性抛物面反射器被反射体(31)覆盖。
11.如权利要求10所述的光电信号发生器罩或遮篷，其特征在于，在所述反射体(31)和所述织物(2)之间安置有穿孔小条(32’)或金属或塑料的形状记忆线(32)，致使当所述织物(2)完全展开时，每个抛物面反射器(30)具有相同的宽度。
12.如权利要求11所述的光电信号发生器罩或遮蓬，其特征在于，几根带条(33)按规定间隔以垂直于线性抛物面反射器(30)的方式被安置在所述罩或遮蓬的整个长度上，每一带条(33)的端部之一被固定联接到所述支撑件(3)，而其端部中的另一个被固定联接到饰边(9)，以确保将所述每个抛物面反射器(30)的光束保持在单一平面上。
13.如权利要求1所述的光电信号发生器罩或遮篷，其特征在于，所述元件(1)是由完全由几个菲涅尔透镜(17)形成的柔软透明薄层(16)构成的织物，所述菲涅尔透镜被设计成将太阳的直接辐射集中到被安置在所述第二元件(2)的上部表面上的几个光电池(37)上，所述第二元件(2)由一组棒(28)构成。
14.如权利要求1-13中任意一项所述的光电信号发生器罩或遮篷，其特征在于，还包括具有由时钟控制的电动动作筒、使所述织物(1，2)倾斜的系统。
15.如权利要求1-13中任意一项所述的光电信号发生器罩或遮篷，其特征在于，还包括被设计成借助于被安置在固定联接到所述罩或遮篷的轴支撑件(41)上的冕状轮(40)使所述织物(1，2)枢转的减速齿轮(39)，该减速齿轮(39)由时钟控制。
16.如权利要求1-13中任意一项所述的光电信号发生器罩或遮篷，其特征在于，还包括位于所述织物(1，2)的各横向侧的两个滑动件(23)，滑轮(24，25)被安置在所述滑动件(23)内，以便保持固定联接于所述织物(1，2)上的缆索或带状件的张力。
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