CN103210261B - 用于从收集太阳能辐射的装置移除灰尘和其他颗粒污染物的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

一种装置，具有收集太阳能辐射的至少一个元件(102a-102c)以及布置在所述至少一个元件(102a-102c)之上的层(120)，所述层(120)包括导电结构(122a-122i、124)。所述至少一个元件(102a-102c)被配置以便能够在所述导电结构(122a-122i、124)和所述至少一个元件(102a-102c)之间施加电压，从而在所述层(120)生成用于从其中移除颗粒的电场。

Description

用于从收集太阳能辐射的装置移除灰尘和其他颗粒污染物的设备和方法
技术领域
本发明的实施例涉及太阳能发电领域，更特别地，涉及一种用于避免或减小太阳能收集器被不期望的颗粒(例如，灰尘或其他污染物)污染的方法。更特别地，本发明的实施例涉及一种允许从太阳能辐射收集装置的表面移除不期望的颗粒的设备和方法。
背景技术
用于收集太阳能辐射的装置被空气中的灰尘或其他不期望的颗粒污染是太阳能发电的严重问题。这种颗粒的沉积将极大地降低太阳能装置的效率，因为它们减小能够到达太阳能辐射收集元件的光的量。灰尘或其他不期望的颗粒(下文中称作“灰尘”或“灰尘颗粒”)在CPV系统的光学窗口和光伏板、太阳能热力发电厂的聚光镜和管道以及其他类型的太阳能收集器和接收器上的累积导致由于光的吸收、反射或散射而产生的损失。根据位置和技术，能量输出的减少可能是非常高的，接近50％或更高。对于非常大面积的太阳能收集器，由于已知的“玷污”过程(通过灰尘颗粒与水(例如露水)在表面上的相互作用而产生的表面矿化现象)，它们的光学性能的降低可能变得几乎不可逆转。地球上放置太阳能发电机的最佳地区是干旱或半干旱区域，因为这些区域具有大量照射，但是不幸地是，这些区域也是具有最高平均浓度的灰尘和最高频率的沙尘暴的地区。自然地，在地球的其他区域中，灰尘也可能在太阳能电池板的表面上累积，减少能量输出。灰尘在太阳能收集器上的累积对于太阳能生产的经济性具有负面影响。因此，需要用于移除或避免太阳能收集器的表面被灰尘颗粒污染的方法。
一种传统的方法是使用水和/或机械元件如刷子定期地清洗太阳能收集器的表面。但是，水是稀缺且非常昂贵的资源，特别是在上面描述的太阳能收集器显示最佳效率的区域中。刷子也是不被期望的，因为它们可能例如通过划痕等导致太阳能收集器的表面的损害，再减小效率。还可能产生保修的问题。另外，这种传统的方法需要用于生成软化水的能量，为了避免水中的矿物质在表面上的沉积需要软化水来清洗太阳能电池板。此外，为了保持非常大的收集器区域的清洁，并由此保持能量损失在可接受的水平，需要大量的人力和时间。
因此，在本领域中，已经研究出用于允许从太阳能收集器的表面移除灰尘的进一步技术。一种方法是基于太阳能收集器的表面的电场的施加的非接触式方法。
就发明人所知，1999年在以色列登记了与用于保护太阳能收集器表面的电场的施加直接相关的第一专利(参见1999年8月17日授权的以色列专利号116489“Method andApparatus for Dust Removal from Surfaces”，并参见2000年6月20日的美国专利6,076,216A“Apparatus for Dust Removal from Surfaces”)。在这个专利中描述了一种通过高压(HV)电场从太阳能收集器的表面移除灰尘的方法。已经考虑了表面及其上的电极系统的不同几何形状。还已经考虑了通过HV电势向电极馈电的多种方案。这些专利的前身是S.Masuda为颗粒材料的输送提出的“电子窗帘”系统(参见Masuda，S.，Fujibayashi，K.，Ishida，K.and Inaba，H.(1972)，Confinement and transportation of chargedaerosol clouds via electric curtain，Electrical Engineering in Japan，92：43-52页，doi：10.1002/eej.4390920106)。Masuda的系统中的平行电极的馈电被组织成0-、1-、2-、3-等的相模式，作为行波。之后，通过US 2004/0055632A1提出相同的系统，称作“电动屏幕”(也参见Larry Greenmeier在2010年8月22日在“Scientific American”发表的文章“Self-Cleaning Solar Panels…”)，其中提出表面的半导体涂层。
但是，这些使用行波的方法是不利的，因为它们需要复杂的控制结构和供电元件用于允许沿着保持电极的透明薄膜的表面的行波的生成，行波是导致初始无电荷的颗粒的摩擦充电所需的。此外，透明膜的化学成分必须使得其上残留的静电电荷具有从膜表面到地的泄露路径，另外，膜必须具有足够高的电阻率以便电场可以穿透并提供颗粒输运。由此，不仅控制电路是非常昂贵的，这种方法也仅限于特定材料，这增加太阳能收集器的总成本。实施这种方法需要重新设计至少部分的光伏板。
发明内容
本发明的目的在于提供一种允许从用于收集太阳能辐射的装置移除不期望的颗粒如灰尘或其他颗粒污染物的改进的方式。
这个目的通过根据权利要求1的装置以及根据权利要求20的方法实现。
本发明的实施例提供一种装置，包括用于收集太阳能辐射的至少一个元件以及布置在所述至少一个元件之上的层，所述层包括导电结构，其中所述至少一个元件被配置以便能够在所述层的导电结构和所述至少一个元件之间施加电压，从而在所述层生成用于从所述层移除灰尘颗粒的电场。
本发明的实施例提供一种用于从用于收集太阳能辐射的装置的表面移除灰尘颗粒的方法，所述方法包括：
在用于收集太阳能辐射的所述装置的表面生成电场，
其中生成所述电场包括在第一电极和第二电极之间施加电压，
其中通过用于收集太阳能辐射的所述装置形成所述第一电极，以及
其中通过在用于收集太阳能辐射的所述装置的表面的导电结构形成所述第二电极。
根据实施例，所述装置包括连接在所述层的导电结构和所述至少一个元件之间的电压发生器，其中所述电压发生器可以生成DC高电压。为了避免装置的静电电荷，所述电压发生器可以生成数量级在(0.001-10)kHz的频率范围内的AC高电压，根据实施例，优选的频率为低于1kHz。所述AC高电压的振幅可以高于500V且低于20kV，根据实施例，所述电压低于10kV。
根据一个实施例，所述元件被配置用于将太阳能辐射转换为电能。所述元件包括具有与共用节点联结的各自的端子的多个太阳能电池，且所述电压施加在所述层的导电结构和所述共用节点之间。所述层可以包括与所述太阳能电池间隔开距离布置的聚光透镜阵列，其中所述导电结构包括在所述透镜之间或跨过所述透镜延伸的多个导电轨迹。
根据另一个实施例，所述元件包括太阳能收集器，所述太阳能收集器包括由导电材料形成的反射层，且所述电压施加在所述层的导电结构和所述反射层之间。
根据实施例，所述层的导电结构包括在所述层中或层上彼此平行形成、或者如网格一样形成的导电轨迹，所述导电轨迹与共用节点连接，且所述电压施加在所述共用节点和所述至少一个元件之间。
根据实施例，所述层基本覆盖所述至少一个元件。
根据实施例，所述装置包括布置在所述层上的盖。所述层的导电结构可以形成在其上布置有盖的所述层的表面上。
根据实施例，所述装置包括由导电材料形成的支撑结构，其中所述电压施加在所述层的导电结构和所述支撑结构之间。
根据实施例，所述层包括对待收集的太阳能辐射透明的材料。
根据实施例，所述至少一个元件的导电元件形成第一电极，所述层的导电结构形成第二电极。所述第一电极和第二电极的一个可以与参考电势连接，所述参考电势例如为地或者通过与所述装置结合用于将通过所述装置生成的DC电压转换成供给电力网或AC负载的AC电压的逆变器提供的电势。
根据本发明的方法避免了上述的与现有技术相关的问题。更特别地，提供一种用于清洗太阳能辐射收集装置(例如用于太阳能热力发电厂的光伏电池、太阳能收集器或镜子)的表面的非接触式方法。但是，不同于本领域已知的现有技术的方法以及使用基于电场的非接触式方法(需要非常特定的电源和控制方法以及用于防护层的非常特定的材料)，本发明的方法提供一种简化的解决方案，其不需要特定控制元件或特定材料，而是可以保持现有太阳能收集器中已用的材料，而且传统的无特定控制的电源是可行的。更特别地，与现有技术的方法相反，根据本发明的方法，不使用“行波”，而是通过在两个电极之间施加电场来实现防止灰尘累积和从太阳能收集器的表面(例如，从介质表面如玻璃板)移除灰尘的本发明的方法。借助于电场，通过静电力以及额外地通过外部影响如风或重力从表面释放和移除灰尘颗粒。通过在两个电极之间施加电压生成所述电场，其中根据本发明的实施例，通过布置在太阳能辐射收集元件(例如一个或多个太阳能电池或太阳能收集器或镜子的反射层)之上并至少部分地转换太阳能辐射的导电轨迹形成一个电极。通过太阳能辐射收集装置自身形成对电极，例如通过以任何方式提供给每个太阳能电池的导电元件(例如端子和导体)，或者通过由导电材料形成的太阳能收集器或镜子的反射层。由此，不同于现有技术中的方法，防护层中或者覆盖太阳能电池的表面的层中提供的电极不生成行波，相反地，在两个电极(即，通过覆盖太阳能电池的层中的多个导电轨迹形成的第一电极，以及通过用于收集太阳能辐射的装置内部的多个导电元件形成的第二电极)之间施加电场，优选地施加高压电场。
在这两个电极之间可以提供用于施加期望的电压的适当的电源，因此除了提供这个额外的电源和提供用于限定覆盖太阳能辐射收集元件的层中的第一电极的额外的轨迹之外，不需要现有设备的进一步的修改。由此，本发明的方法提供一种从太阳能收集器的表面可靠地移除灰尘的简单易行且低成本的方式。
根据实施例，可以通过DC电压或具有任何期望的波形的AC电压生成该电场。根据实施例，使用具有上述的范围内的频率和电压振幅的矩形波形、正弦波形或梯形波形。一般地，可以使用具有任意上升和下降斜率以及任意宽度和中止的正负脉冲的任何波形。根据实施例，使用梯形波形作为矩形波形和正弦波形之间的折中。尽管电场的快速改变需要信号中的陡峭边缘(如通过矩形波形所提供的)，这可能导致切换时的电磁干扰(EMI)问题。这可以使用正弦波形来解决，但是正弦波形不能够实现电场的快速改变。因此，如上所述，使用梯形波形，因为它的边缘不像矩形波形那么陡峭，从而减小可能的EMI问题，但是它的边缘比正弦波形陡峭，从而仍然允许电场的足够快速的改变。电极和对电极可以布置在覆盖太阳能电池的层的表面上、上方、内部或下方，其中一个电极直接附加到待清洗的表面或者至少紧密地放置在表面的上方或下方。可以任意地选择电机的几何形状和布置。电极可由任何导电材料制成。根据实施例，使用具有良好的导体的线状或网格电极，根据进一步实施例，可以应用特定构造的电极以便实现电场的集中(在某些环境中可能是有利的)。
根据实施例，导电轨迹可以彼此间隔开大于1mm且小于10cm的距离。实施例提供具有大约1cm的距离的轨迹。
附图说明
下面将结合附图描述本发明的实施例，其中：
图1示出根据本发明实施例的用于从光伏板的表面移除灰尘的设备；
图2示出与图1类似的装置，除了导电轨迹被配置成如网格；
图3示出根据本发明进一步实施例的CPV板的自清洗机构；
图4示出根据本发明进一步实施例的太阳能收集器或镜子的示意图；
图5示出根据本发明实施例的具有形成进一步电极的额外的导电轨迹的电极结构；
图6(a)-(c)示出根据本发明实施例的两个电极的不同配置；
图7(a)-(d)示出根据本发明实施例的三个电极的不同配置；以及
图8(a)-(d)示出根据本发明进一步实施例的三个电极的不同配置。
具体实施方式
在下面的本发明的实施例的描述中，在附图中，通过相同的附图标记表示类似的或相同的元件。此外，在下面的描述中，不期望的颗粒将被合称为“灰尘”。
图1示出根据本发明实施例的从光伏电池的表面移除灰尘的设备。图1示出包括多个光伏电池102a至102c的光伏板100。光伏电池102a至102c布置成通过附图标记104示意性地表示的多条线(为了清楚，在附图中仅为一条线104提供附图标记)。光伏电池102a至102c的每个包括用于连接电池中的各条线104的多个导体106a、106b。导体106a、106b与共用导体106c连接。各个共用导体106c通过导体108a、108b与板100的各个端子110a、110b连接。通过导体106和108，从板100的端子110a、110b输出通过线104的各个转换元件生成的实际能量，即通过转换接收到的太阳能辐射提供的电能。动力电子设备107与端子110a和110b联结。动力电子设备107可以包括必要的元件如转换器、DC/DC变换器等用于提供将被馈送到电网或者用于驱动负载的AC电能。
此外，图1中示出的装置包括放置在板100上的层120，层120用于保护光伏电池102a至102c免受环境的影响。保护层120由对通过太阳能电池102a至102c的各个元件接收到的辐射透明的材料形成，例如保护层120可以由介质材料如玻璃板等形成。另外，保护层120包括多个导电轨迹122a至122e，根据图1的实施例，多个导电轨迹122a至122e被布置为彼此平行，其中导电轨迹122的彼此之间可以具有均匀或恒定的间隔“d”。导电轨迹122在共用导体124的一端相连，共用导体124与主端子或触点126连接，在主端子或触点126可向导电轨迹122和124施加电压。在图1示出的实施例中，轨迹122布置成在与板100的光伏电池102a至102c的各个导体106相同的方向中延伸。应注意的是，本发明的实施例不限于这种实施方式，相反地，轨迹122可以布置成在与板100的导体106的延伸方向垂直的方向中延伸。轨迹还可以布置成使得其延伸方向相对于轨迹106成不同于90度和不同于0度的角度。
图1中示出的装置进一步包括放置在层120的上表面120a上的盖130。盖130可用于保护导体免受环境的影响，盖130还用于避免灰尘颗粒到达导电轨迹，因为发现从盖的表面移除灰尘比从导电轨迹移除灰尘更容易。在轨迹122和124设在层120的上表面120a上的情况下提供盖130。在导电轨迹122嵌在层120的内部的情况下，可以省略盖130。层120放置在板100上以便它的下表面120b接触板100的上表面100a。本发明的实施例可以以轨迹122和124在其下表面120b上的方式提供盖。在这种情况下，需要在层120和板100之间提供绝缘且透明的层。
另外，图1中的装置包括联结在板100的触点或端子126的一个或多个(在图1中，与端子110b连接)和层120的触点或端子126之间的电源140。电源140用于在端子110和126之间施加DC电压或AC电压，从而在第一电极和第二电极之间生成高压电场。更特别地，通过形成在层120中的多个导电轨迹122和124形成第一电极。根据本发明的实施例，通过光伏板100自身的至少部分或全部，即，通过设在板100中的接触各个电池以将各个电池104生成的电能引导至输出端子或输出触点110a、110b的各个导线或触点106和108，提供生成跨过层120的表面的高压电场所需的第二或对电极。根据本发明，发现可以使用这些现有的导电轨迹作为用于电场的第二或对电极，并且对于太阳能电池板的电能的输出或效率基本没有负面影响。
由此，除了提供电源140和提供层120中的进一步导电轨迹之外，不需要对包括板100和盖120的传统装置的修改以实施从光伏板移除灰尘的本发明的方法。
根据实施例，可以提供可被施加以避免板的介质表面的静电电荷的AC电压。电压发生器可以生成频率大于0Hz且小于10kHz的AC高电压，根据实施例，频率低于1kHz或低于100Hz。AC高电压的振幅可以大于500V且小于20kV，根据实施例，电压低于10kV。
在图1中，描述了层120的导电轨迹122被布置为平行的，但是本发明不限于这种实施例。相反地，还可以提供网格的导电轨迹。图2中示出这种实施例，图2示出与图1类似的装置，除了层120包括布置成网格的导电轨迹。更具体地，提供进一步的轨迹128a至128e形成图2中示出的网格。轨迹122和126彼此连接。
由此，根据图1和图2中示出的实施例，根据本发明的方法，太阳能电池102的内部触点106用作电极。额外地或可替换地，根据其他实施例，其他导电结构如板的框架或安装构件的零件可以用作电极。除了传统电池中现有的电极之外，如图1或2所示，在整个装置的表面上、上方或下方放置进一步的电极，例如通过将导电轨迹122和/或126直接印刷在形成在板100上的保护层120上。盖130可被用于避免暴露电极以及允许保护电极免被接触以及防止电极的腐蚀。盖130可由玻璃或塑料材料的薄层形成。关于上述的通过轨迹形成的电极，任何极性都是可行的，并且电极的一个可以接地。
图3示出根据本发明进一步实施例的CPV(聚光光伏)板的自清洗结构。板200包括多个太阳能电池204以及多个用于串联各个组的电池204的多个导体206。每个组通过各自的导体208a和208b与共用触点或输出端子210a、210b连接。此外，通过导体206、208a、208b将通过转换太阳能生成的电能从各个太阳能电池馈送给输出端210a、210b用于进一步的处理。聚光光伏板进一步包括层230，层230包括光学透镜231的阵列。层230安装在与板200的上表面200a的预定距离处，以便通过透镜231将通过装置接收到的辐射聚集到与各个透镜231相关联的各个太阳能电池204上。此外，包括透镜231的阵列的层230包括在透镜231之间延伸的导电轨迹222a至222d。在示出的实施例中，透镜具有4cm×4cm的尺寸以便轨迹不需要与透镜相交。但是，在期望较窄的间隔的情况下，或者在透镜的尺寸较大的情况下，还可以提供与透镜相交的轨迹。轨迹与连接至触点226的共用导体224联结。与上面关于图1描述的方式类似，提供联结在端子210b和226之间的电源240以在分别通过导体206和导体222形成的两个电极之间施加电场。通过设在层230中的额外的轨迹形成第一电极，而通过板200的现有电极或导体206、208a、208b的至少部分形成对电极。轨迹222可以设在层220的顶面220a或底面220b上。还可以提供盖230。轨迹222也可以设在层220的内部。尽管图3示出轨迹222在与板200中的导体206的延伸方向垂直的方向中延伸的实施例，轨迹222可以布置成在与轨迹206相同的方向中延伸。而且，与图2中所示的方式类似，可以在层220中提供网格的轨迹。
关于图1至3，在光伏电池的情况下描述了本发明的实施例，但是本发明不限于这种太阳能辐射收集元件。除了光伏电池之外，存在使用太阳能收集器或镜子的太阳能热力发电厂。在这种实施方式中也需要保持太阳能收集器或镜子的表面的清洁以保持效率。图4示出太阳能收集器或镜子300的示意图。镜子300包括由导电材料形成的反射层304以及被保护层320覆盖的顶面304a。层320与上述的层120类似且包括与共用轨迹324联结的多个导电轨迹322a至322i，共用轨迹324与触点或端子326联结。层320可被保护盖330覆盖。除了示出的轨迹322的配置，可以应用上述的任何其他配置。由图4可见，导电的反射层304包括端子或触点310。此外，提供联结在触点310和326之间的电源340以在作为对电极的反射层304和通过各个轨迹332和324形成的电极之间施加期望的电压。由此，与上述的方式相同，在这种太阳能收集器装置中，也仅仅需要小幅改变以实施本发明的方法，因为通过太阳能收集元件自身的现有元件，即导电的反射元件304，形成生成高压电场所需的对电极。
图5是图1的装置的示意图并示出根据本发明进一步实施例的电极结构。除了图1中示出的导电轨迹122之外，在层上或层中(图5中未示出)提供进一步的导电轨迹132。导电轨迹122和132布置成交叉指型的图案，其中，额外的轨迹132可与地或其他参考电势连接。板100也可与地或其他参考电势连接。额外的轨迹132和板100可与相同的或不同的参考电势连接。提供额外的轨迹从而额外的电极结构支持电场的生成以及不期望的颗粒的移除。应注意的是，除了轨迹122和132的交叉指型布置，轨迹关于彼此的其他布置也是可行的。应该注意，除了交叉指型之外的其它型也是可以的。自然地，在图3和图4示出的实施例中还可以提供第三电极。
下面描述根据本发明实施例的电极的可能配置。图6至8仅包括示出通过太阳能辐射收集装置的至少部分形成的第一电极E1的示意图。示出第二电极E2和第三电极E3(通过上述的轨迹形成)，其中的一个与HV信号连接，另一个与固定电势连接。
图6(a)-6(c)示出根据本发明实施例的两个电极的不同配置。在图6(a)的实施例中，保护层120被布置成在太阳能辐射收集装置(第一电极E1)与面向太阳能辐射收集装置的保护层120的表面120b之间具有距离a1。根据示出的实施例，距离a1小于30cm。但是，根据其他实施例，距离a1也可以大于30cm。根据再其他实施例，保护层120可以布置在太阳能辐射收集装置上，两者之间基本没有距离。第二电极E2布置在层的表面120a上，两者之间基本没有距离。电源(未示出)连接在第一电极E1和第二电极E2之间。在图6(b)的实施例中，第二电极E2布置在与保护层120的表面120a的的距离为a2的位置处。根据示出的实施例，距离a2小于10cm。但是，根据其他实施例，距离a2也可以大于10cm。在图6(c)的实施例中，第二电极E2布置在保护层120中。保护层120具有厚度d，第二电极E2布置在与保护层120的表面120a的距离小于d的位置处。第二电极E2可以布置为距离保护层120的表面120a、120b的一个比距离表面120a、120b的另一个更近，或者可以布置在保护层120的中心。
图7(a)-7(d)示出根据本发明实施例的三个电极的不同配置。图7(a)和7(b)的实施例与图6(a)的实施例类似，除了提供额外的或第三电极E3。在图7(a)中，第三电极E3布置在第二电极E2和保护层120的表面120a之间。在图7(b)中，第三电极E3布置在保护层120内与保护层120的表面120a的距离小于d(保护层120的厚度)的位置处。第三电极E3可以布置为更靠近保护层120的表面120a、120b的一个，或者可以布置在保护层120的中心。图7(c)和7(d)的实施例与图6(b)的实施例类似，除了提供额外的或第三电极E3。在图7(c)中，第三电极E3布置在第二电极E2和保护层120的表面120a之间。第三电极E3布置在与保护层120的表面120a的距离为a3的位置处。根据示出的实施例，距离a3小于10cm。但是，根据其他实施例，距离a3也可以大于10cm。第三电极E3可以布置成更靠近第二电极E2而不是保护层120的表面120a。在其他实施例中，第三电极可以更靠近保护层120的表面120a而不是第二电极。在图7(d)中，第三电极E3布置在保护层120内与保护层120的表面120a的距离小于d(保护层120的厚度)的位置处。第三电极E3可以布置为更靠近保护层120的表面120a、120b的一个，或者可以布置在保护层120的中心。
图8(a)-(d)示出根据本发明进一步实施例的三个电极的不同配置。图8(a)和8(b)的实施例与图6(a)的实施例类似，除了提供额外的或第三电极E3。在图8(a)中，第三电极E3布置在第一电极E1和保护层120的表面120b之间。第三电极E3布置在保护层120的表面120b上，两者之间基本没有距离。在图8(b)中，第三电极E3布置在与保护层120的表面120b的距离为a3的位置处。根据示出的实施例，距离a3小于10cm。但是，根据其他实施例，距离a3也可以大于10cm。第三电极E3可以布置成更靠近第一电极E1而不是保护层120的表面120b。在其他实施例中，第三电极可以E3更靠近保护层120的表面120b而不是第一电极E1。图8(c)和8(d)的实施例与图6(b)的实施例类似，除了提供额外的或第三电极E3。在图8(c)中，第三电极E3布置在第一电极E1和保护层120的表面120b之间。第三电极E3布置在保护层120的表面120b上，两者之间基本没有距离。在图8(d)中，第三电极E3布置在与保护层120的表面120b的距离为a3的位置处。根据示出的实施例，距离a3小于10cm。但是，根据其他实施例，距离a3也可以大于10cm。第三电极E3可以布置为更靠近第一电极E1而不是保护层120的表面120b，第三电极E3可以布置为更靠近保护层120的表面120b而不是第一电极E1。
在图7和图8的实施例中，电源(未示出)连接在第一电极和第二电极之间，第三电极与固定电势连接。可替换地，电源(未示出)连接在第一电极和第三电极之间，第二电极与固定电势连接。
如上所述的本发明的方法通过在两个电极(即，通过太阳能辐射收集元件上方的层中的额外的导电轨迹形成的第一电极以及通过太阳能辐射收集元件中的现有导电结构形成的第二电极)之间施加的电场，允许防止灰尘累积以及允许从所述的太阳能辐射收集元件的表面移除灰尘。由于电场，通过静电力从表面释放和移除灰尘颗粒。可以通过外部影响如风或重力来支持移除。一般地，装置被布置为关于水平方向以某种程度倾斜，以便通过施加电场，灰尘颗粒由于万有引力以及灰尘颗粒与板的表面解除绑定而开始从板的表面滑落。
尽管已经描述根据本发明实施例的层完全覆盖太阳能辐射收集元件的实施例，应注意的是，本发明不限于这种实施方式。根据其他实施例，层布置在太阳能辐射收集元件的上方并至少部分地覆盖太阳能辐射收集元件。
尽管已经描述根据本发明实施例的平行或如网格布置的导电轨迹的实施例，应注意的是，本发明不限于这种实施方式。相反地，可以使用任何期望的电极结构，例如，导电轨迹可以形成为之字形或螺旋形。而且，多个轨迹可以在不同的方向中延伸。
上述的实施例与从光伏板移除灰尘颗粒相关，其中矿物源的空气灰尘(对于沙漠地区的污染是典型的)是关心的主题。然而，本发明不限于这种实施方式，相反地，可以使用所述的本发明的原理移除与矿物灰尘不同的其他颗粒或污染物，例如矿物源或有机源的粉末、花粉、煤、水泥粉、玻璃纤维、树脂、金属的颗粒及其他。除了光伏板之外，本发明的方法还可以应用至其他装置，例如CPV系统的光学窗口、太阳能热力发电厂的聚光镜和管道以及其他类型的太阳能收集器和接收器。
尽管已经以设备描述了一些方面，但是应理解这些方式也表示相关方法的描述，其中块或装置与方法步骤或方法步骤的特征相对应。类似地，在方法步骤的情况下描述的方面也表示相对应的块或相对应的设备的项目或特征的描述。
上述的实施例仅用于说明本发明的原理。应理解的是，本文描述的布置和细节的修改和变化对于本发明的其他技术人员是明显的。因此，意图是仅通过所附的专利权利要求的范围，而不通过本文的实施例的描述和说明提出的特定细节进行限制。

Claims (22)

1.一种装置，包括：
至少一个元件(102a-102c；204；304)，用于收集太阳能辐射；以及
层(120；220；320)，布置在所述至少一个元件(102a-102c；204；304)之上，且包括导电结构(122a-122i、124；122a-122i、124、128a-128e；222a-222d、224；322a-322i、324)，
其中所述至少一个元件(102a-102c；204；304)被配置以便能够在所述层(120；220；320)的导电结构和所述至少一个元件((102a-102c；204；304))之间施加电压，从而在所述层(120；220；320)生成用于从所述层(120；220；320)移除颗粒的电场。
2.根据权利要求1所述的装置，包括连接在所述层(120；220；320)的导电结构和所述至少一个元件(102a-102c；204；304)之间的电压发生器(140；240；340)。
3.根据权利要求2所述的装置，其中所述电压发生器(140；240；340)被配置用于生成DC高电压或AC高电压。
4.根据权利要求3所述的装置，其中所述电压发生器(140；240；340)被配置用于生成频率大于0Hz且小于10kHz、振幅大于500V且低于20kV的AC高电压。
5.根据权利要求4所述的装置，其中所述频率低于1kHz或低于100Hz，且其中所述电压低于10kV。
6.根据权利要求3所述的装置，其中所述AC高电压具有梯形波形。
7.根据权利要求1所述的装置，其中
所述元件(102a-102c；204)被配置用于将太阳能辐射转换成电能，
所述元件(102a-102c；204)包括多个太阳能电池，所述多个太阳能电池具有通过导电元件(102a-102c、106b；206)与共用节点(110；210)联结的各自的端子；以及
所述电压施加在所述层(120；220)的导电结构和所述共用节点(110；210)之间。
8.根据权利要求7所述的装置，其中所述层(220)包括与所述太阳能电池(204)间隔开距离布置的聚光透镜(231)的阵列，其中所述导电结构包括在所述透镜(231)之间或跨过所述透镜(231)延伸的多个导电轨迹(222a-222d)。
9.根据权利要求1所述的装置，其中
所述元件包括太阳能收集器，所述太阳能收集器包括由导电材料形成的反射层(304)，以及
所述电压施加在所述层(320)的导电结构(322a-322i、324)和所述反射层(304)之间。
10.根据权利要求1所述的装置，其中
所述层(120；220；320)的导电结构包括多个导电轨迹(122a-122i、128a-128e；222a-222d；322a-322i)，
所述导电轨迹与共用节点(126；226；626)连接，以及
所述电压施加在所述共用节点(126；226；626)和所述至少一个元件(102a-102c；204；304)之间。
11.根据权利要求10所述的装置，其中所述导电轨迹(122a-122、128a-128e；222a-222d；322a-322i)形成彼此平行、如同网格、之字形或螺旋形。
12.根据权利要求1所述的装置，其中所述层(120；220；320)基本覆盖所述至少一个元件(102a-102c；204；304)。
13.根据权利要求1所述的装置，包括布置在所述层(120；220；320)上的盖(130；230；330)。
14.根据权利要求13所述的装置，其中所述层(120；220；320)的导电结构形成在其上布置有所述盖(130；230；330)的所述层(120；220；320)的表面(120a；220a；320a)上。
15.根据权利要求1所述的装置，包括由导电材料形成的支撑结构，其中所述电压施加在所述层(120；220；320)的导电结构和所述支撑结构之间。
16.根据权利要求1所述的装置，其中所述层(120；220；320)包括对于待收集的太阳能辐射透明的材料。
17.根据权利要求1所述的装置，其中所述至少一个元件的导电元件(106a-106b、108；206、208；304)形成第一电极，且其中所述层(120；220；320)的导电结构形成第二电极。
18.根据权利要求17所述的装置，其中所述第一电极和所述第二电极的一个与参考电势连接。
19.根据权利要求1所述的装置，包括额外的导电结构(132)，所述额外的导电结构(132)形成在所述层(120)上，其中所述额外的导电结构(132)形成与参考电势连接的第三电极。
20.一种用于从用于收集太阳能辐射的装置的表面移除颗粒的方法，所述方法包括：
在用于收集太阳能辐射的所述装置的表面(120；220；320)生成电场，
其中生成所述电场包括在第一电极和第二电极之间施加电压，
其中通过用于收集太阳能辐射的所述装置形成所述第一电极，且其中通过用于收集太阳能辐射的所述装置的表面的导电结构(122、124、128、222、224、322、324)形成所述第二电极。
21.根据权利要求20所述的方法，其中所述装置将所述太阳能辐射转换成电能，且所述装置包括具有共用节点(110；210)的多个太阳能电池，其中所述电压施加在所述共用节点(110；210)和所述第二电极之间。
22.根据权利要求20所述的方法，其中所述装置为包括由导电材料形成的反射层(304)的太阳能收集器，其中所述电压施加在所述反射层(304)和所述第二电极之间。
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