CN102483269A - 智能和自清洁式太阳能面板 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于使沙土、灰尘或者融化的积雪漂离和运离物体表面的方法和设备，所述物体特别是太阳能面板、镜子、玻璃物体和类似物。

Description

智能和自清洁式太阳能面板
技术领域
本发明涉及太阳能面板领域，并且更具体地，涉及智能和自清洁式面板领域。
背景技术
已经确定使用太阳能面板(尤其是用于沙漠和太阳光照特别强烈的地区中的太阳能面板)的一个主要问题是需要频繁地去除太阳能面板和玻璃立面的灰尘和沙土。
的确，为了使效率保持在可能的最高百分比，不得不对太阳能面板进行定期清洁。
由于污物和灰尘或者甚至更由于面板上的积雪，太阳能面板的效率会降低差不多30％。
太阳能面板制造商建议至少一个月清洁一次。在一些情况下，为了清洁面板，要辛苦地爬到屋顶。
传统的清洁会刮坏表面，这使面板的效率降低。在大部分情况下，清洁需要溶剂、水、个人时间、技能和机器。
另外，这种太阳能面板通常在大的面积上延展，以构建大的表面，那么清洁这样大的面积是耗时的。
现有技术包括(均通过引用方式并入本申请中)：
-)US6,076,216公开了一种通过使用低功率消耗的交变电场清洁尘土表面的方法和设备。电场的幅度在1000和30,000V/cm之间，并且其频率从10到1000Hz。
-)US2002/0134399公开了一种用于收集月尘颗粒的方法，其包括以下步骤：提供用于吸引月尘颗粒的磁场源，在月尘颗粒和磁场源之间提供磁接近性，以及利用磁场源收集月尘颗粒。一种用于收集月尘颗粒的设备包括磁场源、用于在月尘颗粒和磁场源之间提供磁接近性的结构以及利用磁场源收集月尘颗粒的结构。该设备可以用于月球生活设施，例如宇宙飞船或者月球基地。自清洁式太阳能电池包括至少一个太阳能面板和具有磁场源的可移动结构，该磁场源在太阳能面板上平移以收集积累的颗粒。
-)US 2007/0017567公开了一种通过在光伏电池上和在与光伏电池组件有关的反照率表面上实现自清洁功能而提高光伏电池效率的系统和材料。
-)US2007/0256732公开了一种包括至少一个光伏电池和透明层的光伏模块。透明层定位在光伏电池上方，其中透明层具有多个突出部分，该多个突出部分布置在透明层的至少一个表面上，透明层面朝光伏模块的外部、内部或者既面朝内部也面朝外部。
发明内容
本发明的目的在于提出一种比现有太阳能面板改进的太阳能面板。
更具体地，本发明的目的在于提出一种易于以有效方式清洁的太阳能面板，从而使得太阳能面板随着时间的推移仍能保持其性质和效率。
因此，本发明开发了一种智能的自清洁式多层涂层，以处理表面的清洁，例如，太阳能面板、玻璃窗或者需要清洁的任何类似的表面。
面板的表面设置有各种检测器，例如，发光度、温度、湿度和用于自动操作或者可以手动操作的其他。
在透明表面的情况下，定期监测光透射效率并且与初始的出厂标准进行比较。
智能型电子装置根据时区、发光度、温度和该区域的天气情况，联系到效率降低而决定激活自清洁系统。
当检测到面板上的灰尘或者沙土时，电子装置将激活四个独立的DC供电的脉动静电场，或者使用表面上的相同的元件来使雪融化。
电子装置(参见图17)典型地包括板、微控制器、监测电子装置、静电场供电的电子装置和通信电子装置的功率输入和调节。
这种新技术利用很短时间周期内太阳能面板产生的少量百分比的功率。
在其他表面的情况下，电子电路必需由其他外部来源供电。
附图说明
根据详细描述和所附的附图，将更好地理解本发明，其给出：
图1图示了本发明的原理；
图2至8图示了传导性涂层的不同实施例；
图9至11图示了光伏和热太阳能面板的不同实施例；
图12和13图示了用于集中太阳能的镜子和反射器的不同实施例；
图14和15图示了立面、窗户和挡风玻璃的实施例；
图16图示了基于真空的光伏太阳能面板的实施例；
图17图示了主要的电子板；
图18图示了超声清洁系统。
具体实施方式
本发明涉及一种用于使沙土、灰尘或融化的积雪漂离和运离物体表面的方法和设备，所述物体具体为太阳能面板、镜子、玻璃物体等。根据本发明的面板的原理在图1中示出，其包括面板或任何表面，在该面板或表面上，涂覆带有不同几何形状的传导性涂层，接着优选地，在顶部添加透明的隔离涂层。
因此，这样的设备使用了各种几何形状的传导性轨迹(透明的或者不透明的)，这些传导性轨迹嵌入在物体表面上的薄层内。
本发明使用了多个传感器和检测器，用于监测周围的事物、环境、温度、湿度和物体的性能并激活清洁或融雪程序。
检测系统、嵌入在表面上的轨迹以及物体的功率输出端(在太阳能面板的情况下)都被连接到智能型电子板或电路，这个智能型电子板或电路启动清洁或者融化程序中的任何一个。
很多物体可以连接在一起，相互通信并连接到用于远程监测和激活的中心站。
四个独立的由DC电源产生(所有其他现有的器件利用需要更多电子装置和功率的AC电源)的脉动静电场利用物体表面上的轨迹的几何形状来对抗污物、灰尘和沙土，而无需刮破或者毁坏物体的表面。电场与可变的周相移动交错以确保快速的执行时间。
由放置在表面上的压电器件产生的附加的超声波可以用来提供干燥的潮湿沙土、灰尘等的附加清洁手段。
当未被使用时，电子装置处于备用或者睡眠模式。
轨迹和电子装置还用来检测积雪并使积雪融化离开物体表面。
本发明节省了对移动机械部件、水、洗涤剂或任何其他清洁方法的使用。
表面上的轨迹和电子装置所需的功率非常小。其可以从各种来源获取，例如：
在光伏太阳能面板的情况下，一天至少一次小于一分钟需要不到其功率的10％。要不然可以从电池、电网或者如图1所述的任何其他的外部来源获取功率。
在真空或者热太阳能面板的情况下，可以从它们自己产生的功率或者任何其他的外部来源获取功率。
本发明的应用有多个：
-)光伏太阳能面板
-)热太阳能面板
-)真空太阳能面板
-)镜子
-)玻璃
-)挡风玻璃
-)光学表面
-)立面等
图2至8示出了根据本发明的传导性轨迹的不同形状。正如从这些附图中轻松理解到的那样，这些形状可以是不同的并且具有适当的效果。
图9至15示出了作为本发明的具体应用的不同实施例，和所附附图中示出的各种几何形状以及其他相似和有关的几何形状，以用来覆盖不同形状的面板和表面。
例如，图9、10和11示出了两个光伏和热太阳能面板的实施例。在图9中，具有玻璃1或者聚合物6、高度透明的非传导性树脂2、光伏或薄膜太阳能电池3以及由复合材料制成的背板4，其中玻璃1或者聚合物6在任一表面上沉积有图案化的传导性层。
在图10中，附加有更高度透明的非传导性树脂2层以及薄的高度透明的板5，该薄的高度透明的板由诸如
Figure BDA0000141730030000051
或者任何等效材料的聚合物制成。
在图11中，附加有蜂窝状背衬7，其由用于散热的金属或者用于高度刚性和轻量背衬的其他材料制成。
图12和13示出了用于集中太阳光线的镜子和反射镜的实施例。
除了参照以上实施例讨论过的元件之外，例如，透明的非传导性树脂2和在任一表面上沉积有图案化的传导性层的玻璃或聚合物6，在图12中，还有高度反射的抛物线形或者半圆柱形镜子或者集中器8，在图13中，还有带着玻璃表面9的热太阳能面板。
在图14和15中，示出了立面、窗户和挡风玻璃的实施例，其中标号10表示玻璃板，标号11表示通过极其高度真空的层被密封隔离而绝热的双层玻璃。
在图16中，示出了基于真空的光伏太阳能面板的实施例。该实施例包括太阳能面板12，所述太阳能面板12由带有上玻璃表面的腔室构成，该腔室在极其高度真空下密封隔离以绝热。太阳能电池3位于底层上。该结构的优点在于光伏电池(或者多晶硅)产生大量的热，尤其在外界温度达到超过50℃的炎热地区中。电池的效率呈数量级降低。真空是最好的隔热手段之一，它将使多晶硅保持在非常低的温度，因而处于较高的效率。
在图17中，用在器件中的电子装置与微控制器、高压电源、监测装置和通信装置一起示出，以实现本发明的原理。
在图18中，太阳能面板、镜子、反射器、玻璃表面或相似物的实施例设置有一个或多个压电器件13，以产生超声清洁波。
在这些结构中，系统除了包括已经参照以上实施例讨论的元件(例如，透明的非传导性树脂2和其上任一表面沉积有图案化的传导性层的玻璃或者聚合物6)之外，还有用于挡风玻璃、窗户或立面的玻璃板11。
本申请给出的实施例和例子自然只是例子，不应该以限制性方式来解释这些例子，不同实施例的组合可能在本发明的框架中。此外，还可以使用等效的手段。
参考标号
1.在任一表面上沉积有图案化的传导性层的玻璃
2.高度透明的非传导性树脂
3.光伏或薄膜太阳能电池
4.由复合材料制成的背板
5.由诸如Teflon的聚合物制成的薄的高度透明的板
6.在任一表面上沉积有图案化的传导性层的聚合物
7.由用于散热的金属或者用于高度刚性和轻量背衬的其他材料制成的蜂窝状背衬
8.高度反射的抛物线形或者半圆柱形镜子或者集中器
9.具有玻璃表面的热太阳能面板
10.用于挡风玻璃、窗户或立面的玻璃板
11.通过极其高度真空的层被密封隔离而绝热的双层玻璃
12.由带有上玻璃表面的腔室构成的太阳能面板，该腔室在极其高度真空下密封隔离以绝热。太阳能电池位于底层上。
13.用于产生超声波的放置在面板上的一个或多个压电换能器

Claims (14)

1.一种面板，例如太阳能面板，其至少包括用于清洁面板表面的自清洁器件，所述自清洁器件至少包括带有不同几何形状的传导性涂层(1，6)，所述传导性涂层(1，6)用于应用合适的电子装置产生的脉动静电DC场。
2.根据权利要求1所述的面板，其中所述面板至少包括高度透明的非传导性树脂层(2)。
3.根据前述权利要求中任一项所述的面板，其中所述面板包括由复合材料制成的背板(4)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的面板，其中所述面板包括由用于散热的金属或者用于高度刚性和轻量背衬的其他材料制成的蜂窝状背衬(7)。
5.根据权利要求1或2所述的面板，其中所述面板包括高度反射的抛物线形或者半圆柱形镜子或者集中器(9)。
6.根据权利要求1或2中任一项所述的面板，其中所述面板包括具有玻璃表面的热太阳能面板。
7.根据权利要求1或2中任一项所述的面板，其中所述面板包括用于挡风玻璃、窗户或立面的玻璃板(11)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的面板，其中所述面板包括用于监测和操作清洁器件的检测器。
9.根据权利要求8所述的面板，其中所述检测器包括发光度、温度、湿度和用于自动操作的其他。
10.根据权利要求1所述的面板，其中所述面板包括带有上玻璃表面的腔室(12)，该腔室(12)在极其高度真空下密封隔离以绝热，并且其中太阳能电池(3)位于底层上。
11.根据前述权利要求中任一项所述的面板，其中所述面板包括用于产生附加超声波的附加的压电器件(13)。
12.一种包括根据前述权利要求中任一项的至少一个面板的设备。
13.一种利用清洁器件清洁权利要求1至11中任一项所述的面板或者权利要求12中所述的设备的方法，所述清洁器件利用脉动静电DC场。
14.一种利用压电器件附加地清洁权利要求1至11中任一项所述的面板或者权利要求12中所述的设备的方法，所述压电器件在表面上产生超声波以去除混合有湿气的沙土和灰尘。
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