CN101515770A - 一种高效太阳能光电转化装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高效太阳能光电转化装置，其特征在于：包括有球形罩、圆筒形底座、太阳光采集器、太阳能光电转化装置、红外线覆层、支架及太阳能转化输出电缆；所述的球形罩为一透光型球体，架设于圆筒型底座之上，采集器、太阳能光电转化装置、支架均设于球形罩内；太阳能光电转化装置设在每一个光学透镜的后面，由一个光伏电池及一个散热器和输出电缆组成。可使红外线屏蔽的红外线覆层可分别或同时设在球形罩的表面及每一个光学透镜的前面。太阳能光电转化输出电缆是由多根每个太阳能光电转化装置的输出电缆构成，与用电设备相连，多余电能由蓄电池存贮。发明结构简单、体积小、光电转化效率高、节能环保、安装方便，是一种理想的太阳能光电转化装置。

Description

一种高效太阳能光电转化装置

一、技术领域

本发明涉及太阳能光电转化领域，尤其涉及到一种将户外的太阳光通过聚焦实现高效太阳能光电转化装置。

二、背景技术

近年来世界发达国家高度重视新能源、清洁能源、低成本能源的研发，各国在开发新能源、清洁能源上尤其高度重视对太阳能的开发和利用。作为传统能源的石油、天然气、煤碳、水源等能源用尽的时候，而人类生产生活的主导能源仍是这些能源，人类将无法生存。在未来的发展中，人类必须寻找新的能源替代这些即将耗尽的能源。众所周知太阳能是最典型、能量最强的自然光源，是无费用、取之不尽、用之不竭的能源。太阳能电池板可以把照射到表面的太阳光的能量部分转化为电能。照射到电池板表面的阳光越强，电池板转化的电能越多。我们都知道，凸透镜可以聚集太阳光。根据这个原理，可以开发利用凸透镜聚光发电系统，将太阳光经过凸透镜聚集后，再投射到太阳能电池板上。相关研究结果表明将光能集中到一块非常小的太阳能板上，也就是传统太阳能板一个小单元那么大，这种方法使光强度增加到原来的1000倍(通过对凸透镜的加工改造可实现10000-15000倍)，也就是说这个小太阳能板，获得和转化的能量是原来单位面积的1000倍。通过凸透镜聚焦阳光，每平方厘米太阳能电池板可以达到230W功率。这个功率中有70W可转化为有用功率，是常规太阳能电池的5倍。

但是，聚光发电遭遇的最大困难是温度问题。经过凸透镜高倍聚光照射之后，太阳能电池板的表面温度可升高到1000多摄氏度，足以将太阳能电池板烧毁。同时为了能够高效利用太阳能，如何实现太阳光最大化采集也是一大难题。

三、发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足之处而提供一种高效的太阳能光电转化装置，集节能安全环保为一体其结构简单、体积小、安装方便、低成本，符合我国国情，便于市场推广。

本发明主要是通过如下方式实现的：本发明主要包括有球形罩、圆筒形底座、太阳光采集器、太阳能光电转化装置，红外线覆层、支架及太阳能转化输出电缆。所述的球形罩为一透光型球体，架设于圆筒型底座之上，太阳光采集转化器、光电转化装置、支架均设于球形罩内。所述的太阳光采集器由多个可聚集阳光的光学透镜、一个传感器、一个用于支撑所有光学透镜和传感器的支架及一个用于旋转支架的第一轴、一个用于转动第一轴的步进电机、一个垂直于第一轴设置的第二轴以及一个用于转动第二轴的步进电机组成；传感器是用来采集太阳光的数据并发出信号，控制步进电机进行旋转以精确跟踪太阳光，使所有透镜始终直对阳光；太阳能光电转化装置设在每一个光学透镜的后面，由一个光伏电池及一个散热器和输出电缆组成。红外线覆层可分别或同时设在球形罩的表面及每一个光学透镜的前面。太阳能光电转化输出电缆是由多根每个太阳能光电转化装置的输出电缆构成，与用电设备相连，多余电能由蓄电池存贮。

综上所述：

本发明通过太阳光采集器的自动跟踪控制装置，可最大限度进行太阳光捕捉采集，可大大提高太阳转换效率的空间。

本发明通过设在球形罩表面及光学透镜前面的红外线覆层可有效地因对太阳光中产生热量的红外线的屏蔽使得聚焦点温度大大降低。

本发明通过设在光伏电池后的散热器再进一步降低光伏电池的温度。在上述两种双重降温措施之下从跟本上解决了聚光发电光伏电池温度升高被烧毁的难题。

正因上述三点措施，使得本发明从根本上具有光电转化效率高、安全环保的特点。

四、附图说明

图1本发明结构示意图；

图2本发明光电转化原理示意图；

图3本发明工作原理结构示意图；

五、具体实施方式

如图1所示，本发明包括有球形罩2、圆筒形底座1、太阳光采集器、太阳能光电转化装置12，红外线覆层24、支架8及太阳能转化输出电缆9。

所述的球形罩2为一透光型球体，架设于圆筒型底座1之上，太阳光采集器、太阳能光电转化装置12、支架8均设于球形罩2内。

所述的太阳光采集器由多个可聚集阳光的光学透镜4、一个传感器3、一个用于支撑所有光学透镜4和传感器3的支架8及一个用于旋转支架8的第一轴10、一个用于转动第一轴10的步进电机6、一个垂直于第一轴10设置的第二轴11以及一个用于转动第二轴11的步进电机5组成；

所述的传感器3是用来采集太阳光的数据并发出信号，控制步进电机5、6进行旋转以精确跟踪太阳光，使所有透镜4始终直对阳光；

如图2所示，所述的太阳能光电转化装置12设在每一个光学透镜4的后面，由一个光伏电池21及一个散热器22和输出电缆23组成。

所述的红外线覆层24可分别或同时设在球形罩2的表面及每一个光学透镜4的前面。

所述的太阳能转化输出电缆9是由多根每个太阳能光电转化装置12的输出电缆23构成，与用电设备相连，多余电能由蓄电池存贮。

当太阳升起时，本装置中的传感器就会检测到太阳光，并将采集到的太阳光数据通过控制电路发出控制信号，驱动步进电机6转动第一轴和步进电机5转动第二轴，使透镜的受光面始终垂直于太阳光，即与太阳一起升起一起落下。因太阳光与可聚焦太阳光的透镜的受光面垂直，并将太阳光聚集为一点，集中于每个透镜4后面的光伏电池21上，从而使太阳能能量达到最高，这时通过分别或同时设在球形罩2的表面及每一个光学透镜4的前面的红外线覆层24的屏蔽及光伏电池21后面散热器22的散热温控保证，让光伏电池在最佳工作温度区间内工作，从而光电转化效率达到最高。

Claims (7)

1.一种高效太阳能光电转化装置，包括有球形罩(2)、圆筒形底座(1)，其特征在于：还包括有太阳光采集器、太阳能光电转化装置(12)、红外线覆层(24)、支架(8)及太阳能转化输出电缆(9)；所述的球形罩(2)为一透光型球体，架设于圆筒型底座(1)之上，采集器、太阳能光电转化装置(12)、支架(8)均设于球形罩(2)内。

2.根据权利要求1所述的一种高效太阳能光电转化装置，其特征在于：所述的太阳光采集器由多个可聚集阳光的光学透镜(4)、一个传感器(3)、一个用于支撑所有光学透镜(4)和传感器(3)的支架(8)及一个用于旋转支架(8)的第一轴(10)、一个用于转动第一轴(10)的步进电机(6)、一个垂直于第一轴(10)设置的第二轴(11)以及一个用于转动第二轴(11)的步进电机(5)组成。

3.根据权利要求2所述的一种高效太阳能光电转化装置，其特征在于：所述的传感器(3)是用来采集太阳光的数据并发出信号，控制步进电机(5)、(6)进行旋转以精确跟踪太阳光，使所有透镜始终直对阳光。

4.根据权利要求3所述的一种高效太阳能光电转化装置，其特征在于：所述的太阳能光电转化装置(12)设在每一个光学透镜(4)的后面，由一个光伏电池(21)及一个散热器(22)和输出电缆(23)组成。

5.根据权利要求4所述的一种高效太阳能光电转化装置，其特征在于：所述的红外线覆层(24)可分别或同时设在球形罩(2)的表面及每一个光学透镜(4)的前面。

6.根据权利要求5所述的一种高效太阳能光电转化装置，其特征在于：所述的太阳能转化输出电缆(9)是由多根每个太阳能光电转化装置(12)的输出电缆(23)构成，与用电设备相连，多余电能由蓄电池存贮。

7.根据权利要求6所述的一种高效太阳能光电转化装置，其特征在于：根据实际使用需要，设在球形罩(2)内的太阳能光电转化装置可以是一个或多个。

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