CN101409521A - 一种智能聚光太阳能电池单体模组 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及的是一种以聚光方式发电的具有自动跟踪阳光的智能太阳能电池单体模组。在太阳能电池半导体芯片的前方设置有一个可使太阳能电池半导体芯片获得最佳光电转换效率的光斑自动调整系统，在密封罩和模组底座之间设置有一套驱动电池模组跟随太阳水平运动的水平旋转驱动系统和一套驱动电池模组跟随太阳俯仰运动的俯仰旋转驱动系统。本发明实现了单体模组的独立三维跟踪，结构简单、发电效率高、维护方便、适用范围广。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种以聚光方式发电的具有自动跟踪阳光的智能太阳能电池单体模组。
背景技术
随着社会的发展，能源问题日益成为全世界各国必须面对的首要问题。在石油，天然气等不可再生资源日益枯竭的今天，更加环保，更加清洁的太阳能资源得到了越来越广泛的利用。但是如何提高太阳能的利用率，使其更有效的，更方便的，更便宜地被利用的问题也日益突出。
目前普遍采用的大面积多个体聚光或非聚光太阳能电池板，存在着诸多不足：首先大面积多个体聚光太阳能电池板的聚光镜是一体的，因此对于每个芯片的聚焦状态不可能都一样，所以每个芯片的输出电能的效率将不一样，不能充分发挥芯片的输出功率，而且随着使用时间的增加聚光镜和结构零件将发生形变，这样聚焦状态将发生更大的变化，将更加剧了芯片输出功率的下降；其次因为产品的面积大因此其抗风能力差，在强风下易损坏；再者因为产品的面积大所以安装和维修都不方便，因此对安装地点和位置要求较高，而且必须用较大的吊装设备来安装，维修则必须由专业人员进行还需要专用的设备；还有因为体积大，则用于跟踪的驱动能耗也较大。综上所述因此它们的应用领域将受到限制，售后服务的成本也较高。
发明内容
为了提高单位面积的发电效率，降低太阳能电池的生产成本和发电的成本，充分发挥每个电池模组的光电转化效率，提升对不同外界环境的适应能力，本发明提供了一种智能聚光太阳能电池单体模组。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种智能聚光太阳能电池单体模组，具有透镜框，在透镜框内密封嵌装有菲涅尔透镜，在菲涅尔透镜后方设置有密封罩，在密封罩的后方设置有表面封装太阳能电池半导体芯片的芯片底座，芯片底座与设置在后方的散热器固定连接，在密封罩的下方设置有模组底座。芯片底座的作用主要是固定电池芯片并与散热器连接，散热器的作用是将由于强烈的聚光太阳能照在电池半导体芯片上没有转换成电能的热量散掉，使芯片处于正常温度下，以保证芯片的最佳光电转换效率。
在太阳能电池半导体芯片的前方设置有一个可使太阳能电池半导体芯片获得最佳光电转换比率的光斑自动调整系统，在密封罩和模组底座之间设置有一套驱动电池模组跟随太阳水平运动的水平旋转驱动系统和一套驱动电池模组跟随太阳俯仰运动的俯仰旋转驱动系统，在模组底座上设置有用于控制光斑自动调整系统、水平旋转驱动系统和俯仰旋转驱动系统的智能系统控制芯片。太阳能电池半导体芯片及底座和密封罩密封成一个整体，该整体与光斑自动调整系统、水平旋转驱动系统和俯仰旋转驱动系统连接起来，这样将形成三维(光斑自动调整、水平旋转、俯仰旋转)阳光跟踪系统，根据一系列参数识别由智能系统控制芯片发出指令给相应的系统，从而保证随着①太阳水平(地球经度方向)和②俯仰(地球纬度方向)的位置变化时，以及③菲涅尔透镜应表面因时间和温度及自然风力压强变化而引起的焦距漂移和④太阳的光强发生变化时可使太阳能电池半导体芯片获得最佳光电转换比率时，而移动三维阳光跟踪系统使本智能聚光太阳能电池单体模组输出最高的发电功率。
为了对密封罩及太阳能电池半导体芯片进行有效防护，进一步地：在密封罩、光斑自动调整系统和芯片底座的外部设置有外壳，而散热器露于外壳外以保证良好的散热效果。
为了提高智能系统控制芯片对菲涅尔透镜进行调整的效率，进一步地：在透镜框上设置有用于根据太阳光线强度和太阳方位控制跟踪阳光的光照强度和入射角度的光照识别系统。这样，使智能系统控制芯片对菲涅尔透镜的调整的信息来源不仅可以通过太阳能电池半导体芯片进行光强和功率信息的反馈，而且另外可以通过光照识别系统进行光强和入射角信息反馈。
进了增强模组的抗风能力，进一步地：在透镜框上设置有用于根据风向和风力强度来保护电池单体模组在恶劣自然环境中不被损坏的风向和风力识别系统。风向和风力识别系统将接收到的风力数据反馈至智能系统控制芯片，再由智能系统控制芯片控制水平旋转驱动系统和俯仰旋转驱动系统使电池模组偏转合适角度，减小迎风面，减弱风对模组影响。
为了避免太阳能电池半导体芯片由于在强烈的聚光太阳能照射下芯片上没有转换成电能的热量使芯片的温升过高，进一步地：在芯片底座上设置有使太阳能电池半导体芯片处于正常温度下以保证太阳能电池半导体芯片具有最佳光电转换效率的芯片温度控制系统。
为了控制模组的调整幅度，防止相邻模组在转动过程中发生碰擦，进一步地：在水平旋转驱动系统和俯仰旋转驱动系统旁侧设置有水平和俯仰限位装置。
为了平稳放置电池模组，再进一步地：在水平旋转驱动系统的下方设置有模组底座。
与其他形式的太阳能电池相比，聚光太阳能电池的发电效率要高。通过聚光方式，可以使其在较小的半导体芯片上产生相同的发电量。这样可以大大地降低太阳能电池的制作成本，进而大幅度降低太阳能电池的发电的成本和使用成本，而且减少了单位发电量所用稀有半导体材料的数量。本智能太阳能电池单体模组秉承了聚光太阳能电池的一切优点，同时克服了其他聚光太阳能电池的缺点，如与其他聚光太阳能电池相比，本智能太阳能电池单体模组的结构简单，可以单独成为供电装置，也可以若干单体模组相联，形成较大规模的供电装置。单个单体的损害不会影响到整个供电装置的运行。每个智能太阳能电池单体模组的聚焦光斑都可自动调整到最佳位置，而其他聚光太阳能电池一般是十几个单元在一起，不可能将每个电池都调到最佳，更不可能自动调整，再者其相对体积较大安装和维修必须专业人员和用大型吊装设备才能进行，而且由于相对体积较大所以其风阻也相对较大，为了能在大风条件下工作或保证设备安全性，必须加固其安装支架等结构部件，这样不但相对增加了结构件成本及安装和维修成本，而且给整体设备的使用、安装环境提出了较高的要求和限制，也增加了跟踪系统的能耗。本智能太阳能电池单体模组克服了上述所有缺点，大大方便了用户的选择，拓宽了太阳能发电的应用领域，降低了太阳能发电的成本，使千家万户普通百姓用上太阳能发电设备成为可能，也将使国民经济各个领域大幅度提高使用洁净、环保、取之不尽用之不竭的太阳能的比例成为可能。
附图说明
下面结合附图和实施对本发明进一步说明。
图1是本发明外部整体结构示意图。
图2是本发明内部结构示意图。
图3是本发明水平和俯仰双向转动结构示意图。
图4是本发明模组底座结构示意图。
图5是本发明的侧面外部结构示意图。
图6是本发明的俯视外部结构示意图。
图中：1.透镜框 2.菲涅尔透镜 3.密封罩 4.自动调整系统 5.太阳能电池半导体芯片 6.芯片底座 7.散热器 8.水平旋转驱动系统 9.俯仰旋转驱动系统 10.俯仰限位装置 11.外壳 12.光照识别系统 13.风力识别系统 14.芯片温度控制系统 15.智能系统控制芯片 16.模组底座。
具体实施方式
如图1至图6所示的一种智能聚光太阳能电池单体模组，具有透镜框1，在透镜框1内密封嵌装有菲涅尔透镜2，在菲涅尔透镜2后方设置有密封罩3，在密封罩3的后方设置有表面封装太阳能电池半导体芯片5的芯片底座6，芯片底座6与设置在后方的散热器7固定连接，在密封罩3的下方设置有模组底座16，在太阳能电池半导体芯片5的前方设置有一个可使太阳能电池半导体芯片5获得最佳光电转换比率的光斑自动调整系统4，在密封罩3和模组底座16之间设置有一套驱动电池模组跟随太阳水平运动的水平旋转驱动系统8和一套驱动电池模组跟随太阳俯仰运动的俯仰旋转驱动系统9，在芯片底座6上设置有用于控制光斑自动调整系统4、水平旋转驱动系统8和俯仰旋转驱动系统9的智能系统控制芯片15，在密封罩3和芯片底座6的外部设置有外壳11。在透镜框1上设置有用于根据太阳光线强度和太阳方位控制跟踪阳光的光照强度和光线入射角度的光照识别系统12，和用于根据风向和风力强度来保护电池单体模组在恶劣自然环境中不被损坏的风向和风力识别系统13。在芯片底座6上设置有使太阳能电池半导体芯片5处于正常温度下以保证太阳能电池半导体芯片5具有最佳光电转换效率的芯片温度控制系统14。在水平旋转驱动系统8和俯仰旋转驱动系统9旁侧设置有水平和俯仰限位装置10。综上可以看出，智能系统控制芯片15为本发明的控制中枢，具有以下功能：①自检功能；②数据控制采集传输功能(包括：光强角度信号、风向风速信号、芯片温度信号、芯片输出功率信号)；③水平旋转和俯仰旋转驱动功能；④输出电压可调功能；⑤输出功率补偿功能；⑥整体状态显示功能。
Claims (7)
1.一种智能聚光太阳能电池单体模组，具有透镜框(1)，在透镜框(1)内密封嵌装有菲涅尔透镜(2)，在菲涅尔透镜(2)后方设置有密封罩(3)，在密封罩(3)的后方设置有表面封装太阳能电池半导体芯片(5)的芯片底座(6)，芯片底座(6)与设置在后方的散热器(7)固定连接，在密封罩(3)的下方设置有模组底座(16)，其特征是：在太阳能电池半导体芯片(5)的前方设置有一个可使太阳能电池半导体芯片(5)获得最佳光电转换效率的光斑自动调整系统(4)，在密封罩(3)和模组底座(16)之间设置有一套驱动电池模组跟随太阳水平运动的水平旋转驱动系统(8)和一套驱动电池模组跟随太阳俯仰运动的俯仰旋转驱动系统(9)，在模组底座(16)上设置有用于控制光斑自动调整系统(4)、水平旋转驱动系统(8)和俯仰旋转驱动系统(9)的智能系统控制芯片(15)。
2.根据权利要求1所述的智能聚光太阳能电池单体模组，其特征是：在密封罩(3)和芯片底座(6)的外部设置有外壳(11)。
3.根据权利要求1所述的智能聚光太阳能电池单体模组，其特征是：在透镜框(1)上设置有用于根据太阳光线强度和太阳方位控制跟踪阳光的光照强度和光线入射角度的光照识别系统(12)。
4.根据权利要求1所述的智能聚光太阳能电池单体模组，其特征是：在透镜框(1)上设置有用于根据风向和风力强度来保护电池单体模组在恶劣自然环境中不被损坏的风向和风力识别系统(13)。
5.根据权利要求1所述的智能聚光太阳能电池单体模组，其特征是：在芯片底座(6)上设置有使太阳能电池半导体芯片(5)处于正常温度下以保证太阳能电池半导体芯片(5)具有最佳光电转换效率的芯片温度控制系统(14)。
6.根据权利要求1所述的智能聚光太阳能电池单体模组，其特征是：在水平旋转驱动系统(8)和俯仰旋转驱动系统(9)旁侧设置有水平和俯仰限位装置(10)。
7.根据权利要求1所述的智能聚光太阳能电池单体模组，其特征是：所述水平旋转驱动系统(8)的最大偏转角α为120°，俯仰旋转驱动系统(9)的最大偏转角β为90°。
Priority Applications (2)
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|---|---|---|---|
| CNA2008101951136A CN101409521A (zh) | 2008-10-30 | 2008-10-30 | 一种智能聚光太阳能电池单体模组 |
| PCT/CN2009/000245 WO2010048767A1 (zh) | 2008-10-30 | 2009-03-09 | 聚光太阳能电池模组 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CNA2008101951136A CN101409521A (zh) | 2008-10-30 | 2008-10-30 | 一种智能聚光太阳能电池单体模组 |
Publications (1)
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ID=40572359
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| CN (1) | CN101409521A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102393083A (zh) * | 2011-10-28 | 2012-03-28 | 大连海事大学 | 风力驱动菲涅尔太阳能聚焦热风装置 |
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2008
- 2008-10-30 CN CNA2008101951136A patent/CN101409521A/zh active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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