CN104122898A - 太阳追踪装置及太阳能电池模块 - Google Patents

Abstract

一种太阳追踪装置，包括光感测模块、处理模块、控制模块及驱动模块。该光感测模块包括八个光传感器、标杆固定部及标杆，该八个光传感器分别具有光感测面，该标杆固定部具有固定面，该八个光感测面及该固定面共同形成九宫格形状，固定面位于中央，标杆垂直固定于固定面。处理模块用于处理感测讯号以判断太阳光的照射方向，并计算光感测模块的旋转方向及角度。控制模块用于根据处理模块的信息产生旋转指令。该驱动模块用于接收指令并根据指令驱动光感测模块旋转，以使太阳光照射方向垂直于光感测面。本发明进一步涉及一种太阳能电池模块。

Description

太阳追踪装置及太阳能电池模块

技术领域

本发明涉及一种太阳跟踪装置，特别涉及一种能根据太阳的位置自动调整位置的太阳追踪装置及采用该太阳能追踪装置的太阳能电池模块。

背景技术

随着能源危机之恶化和环保意识的加强，人们对洁净能源的关注日益增强，而太阳能做为目前较为成熟的洁净能源运用已成为能源领域的研究热点。

太阳能的收集主要是利用太阳能电池板将太阳辐射的光子通过半导体物质转变为电能。太阳能电池板之光电转换过程是指太阳辐射到太阳能电池板上的一部分光子与半导体的原子及价电子产生电子-空穴对。在该电子-空穴的作用下，半导体材料于P-N结附近形成光生伏打电动势，只要在半导体材料的P型区和N型区焊上金属导线便可利用该光生伏打电动势对外供电。将该具有光生伏打电动势的半导体材料串联、并联起来就形成了能输出一定电压和电流的太阳能电池板。

为了提高收集太阳能之效率，一般会令太阳能收集系统的受光面朝向太阳，并跟随太阳位置的变化而不断调整受光面的朝向。现有的跟踪太阳位置的方法采用根据太阳能收集系统所在的地理位置和太阳高度角季节性变化的规律计算出当地太阳位置随时间变化的轨迹从而驱动太阳能收集系统的传动机构按照所计算出来的轨迹跟踪太阳。此种根据理论计算来预测太阳位置的跟踪方法由于计算模型的缺陷和地理数据的误差，所预测的太阳位置与实际情况存在差异从而会影响太阳能收集系统收集太阳能的效率。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种可根据太阳的实际位置适时调整光感测的感测面朝向的太阳追踪装置及太阳能电池系统。

一种太阳追踪装置，包括光感测模块、处理模块、控制模块及驱动模块。该光感测模块包括八个光传感器、一标杆固定部及一标杆，该八个光传感器分别具有光感测面，该标杆固定部具有固定面，该八个光感测面及该固定面相互平行且共同形成九宫格形状的表面。该固定面位于中央，该八个光感测面围绕该固定面，该标杆垂直固定于该固定面。该光传感器可根据对应光感测面接收的太阳光而输出对应感测讯号，该标杆用于在太阳光照射方向与该光感测面发生倾斜时在部分光感测面产生阴影以使对应光感测面接收的光强小于对称位置的光感测面接收的光强。该处理模块用于处理该八个光传感器的感测讯号以判断太阳光的照射方向相对于该光感测面的倾角关系，并计算该光感测模块的旋转方向及角度以使太阳照射方向垂直于该固定面。该控制模块用于接收该处理模块的旋转方向及角度信息并产生一旋转方向及角度的指令。该驱动模块用于接收该控制模块的指令并根据该指令驱动该光感测模块按对应方向旋转对应角度，以使太阳光照射方向垂直于该光感测面。

一种太阳能电池系统，包括承载基座、太阳能电池板及如上所述的太阳追踪装置。该太阳能电池板，设置于该承载基座上，该太阳能电池板具有光接收面。该光感测模块设置于承载基座上，且该光感测面和固定面平行于该光接收面。该驱动模块与该承载基座连接，该驱动模块用于驱动该承载基座旋转从而带动该太阳能电池板和光感测模块旋转。

相对于现有技术，本实施例的太阳能追踪装置可以实时地根据太阳所处的实际位置来实时调整接受装置的朝向，避免了根据理论计算来跟踪太阳所带来的误差，采用该太阳追踪装置的太阳能电池系统能更有效地收集太阳辐射能量。

附图说明

图1是本发明实施例提供的太阳能电池系统的立体示意图。

图2是图1中太阳能电池系统中的太阳追踪装置的各模块示意图。

图3是图2中太阳追踪装置中的光感测模块的俯视示意图。

主要元件符号说明

太阳能电池系统	100
		承载基座	10
太阳能电池板	20
		太阳追踪装置	30
承载面	11
		光接收面	22
光感测模块	31
		处理模块	32
控制模块	33
		驱动模块	34
光传感器	311
		标杆固定部	312
标杆	313
		光感测面	A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1、D2
固定面	E
		阴影	314
支撑体	40

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

请参阅图1和图2，本发明实施例提供一种太阳能电池系统100，包括承载基座10、太阳能电池板20及太阳追踪装置30。

本实施例中，该承载基座10为矩形板状，具有承载面11。该太阳能电池板20固定于该承载面11，该太阳能电池板20具有一光接收面22，本实施例中，该光接收面22为平面。该太阳能电池板20的光接收面22接收到太阳光线后，通过其内部的光电转换结构将光能转化为电能。

该太阳追踪装置30包括光感测模块31、处理模块32、控制模块33及驱动模块34。请一并参阅图3，该光感测模块31包括八个光传感器311、一个标杆固定部312及一标杆313，该八个光传感器311和标杆固定部312固定于该承载面11，该标杆313固定于该标杆固定部312。该八个光传感器311分别具有光感测面A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1及D2，该标杆固定部312具有固定面E，该光感测面A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1和D2及固定面E位于同侧且均平行于该太阳能电池板20的光接收面22，本实施例中，该光感测面A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1和D2及固定面E共面。该光感测面A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1及D2与固定面E共同形成九宫格形状，其中固定面E位于该九宫格形状的中央，该光感测面A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1及D2围绕该固定面E，本实施例中，该光感测面A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1、D2及该固定面E为大小相同的正方形。其中该光感测面A1与光感测面A2以该固定面E为中心对称，该光感测面B1与光感测面B2以固定面E为中心对称，该光感测面C1与光感测面C2以固定面E为中心对称，该光感测面D1与光感测面D2以固定面E为中心对称，该光感测面C1、C2、D1及D2位于该九宫格形状的四个角落。该光感测面A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1及D2分别代表八个方向，如分别代表北、南、西、东、西北、东南、东北、西南。本实施例中，该八个光传感器311均可以为光电传感器，且分别可以单独控制，当不同强度的光线照射至该光感测面A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1及D2时，可以产生不同的感应电流。当然，该光传感器311亦可以根据光强不同产生其他感测讯号如电压讯号。

该标杆313固定于该标杆固定部312的固定面E，且垂直于该固定面E延伸，本实施例中，该标杆313为圆柱状，可以理解，该标杆313也可以其他形状，如棱柱等。

该处理模块32用于接收该八个光传感器311的感测讯号并对该感测讯号进行处理，得出太阳的照射方向与固定面E的倾角关系，并计算该光感测模块31的旋转方向及角度以使太阳照射方向垂直于该固定面E。如：当太阳的照射方向与该固定面E倾斜时，该标杆313在太阳光下的阴影314会影射至该光感测面A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1及D2的中的某一个面或多个面上，此时被阴影314影射的光传感器311所产生的感应电流会小于与其对称的光传感器311的感应电流，如此则该处理模块32则可以根据该感应电流的大小关系信息判断太阳光的照射方向相对于固定面E之间的倾斜方向及倾斜角度。如图3所示，标杆313的阴影314覆盖了光感测面A1、C1、B1的部分区域，则对应于光感测面A1、C1、B1的光传感器311的感应电流小于分别与光感测面A1、C1、B1相对的光感测面A2、C2、B2对应的光传感器311的感应电流，由此处理模块32则可以推知太阳的照射方向邻近该太阳追踪装置30的东南方向，相对称的光传感器311的感应电流的大小比值可以推知阴影314的大小，由此可推知倾角大小。

该控制模块33用于接收该处理模块32的旋转方向及角度信息并产生一旋转方向及角度的指令至该驱动模块34。该驱动模块34与该承载基座10连接，用于根据接收自该控制模块33的指令驱动该承载基座10以预定方向旋转预定角度以使固定面E与太阳光照射方向垂直，即，使太阳能电池板20的光接收面22与太阳光照射方向垂直，从而使太阳能电池板20最大限度地接收太阳光能量。该驱动模块34可以为现有的多方向旋转驱动装置（图未示），设置于该承载基座10的下方或一侧，该驱动模块34通过支撑体40支撑于地面或其他安装固定位置。

在使用时，可以通过该支撑体40将承载基座10固定于某固定位置，并使太阳能电池板20的光接收面22以一初始倾角设置，该太阳追踪装置30进行以一预定周期进行太阳追踪，如每三十分钟追踪一次。每次追踪时，可以进行多次感测和位置调整，直至八个光传感器311中每相对的两个光传感器311的感测电流相同即太阳光直射太阳能电池板20的光接收面22为止。

相对于现有技术，本实施例的太阳追踪装置30可以实时地根据太阳所处的实际位置来实时调整接受装置的朝向，避免了根据理论计算来跟踪太阳所带来的误差，从而能更有效地收集太阳辐射能量。

另外，本领域技术人员还可于本发明精神内做其它变化，以用于本发明等设计，只要其不偏离本发明的技术效果均可。这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (7)

1.一种太阳追踪装置，包括：

光感测模块，包括八个光传感器、一标杆固定部及一标杆，该八个光传感器分别具有光感测面，该标杆固定部具有固定面，该八个光感测面及该固定面相互平行且共同形成九宫格形状的表面，该固定面位于中央，该八个光感测面围绕该固定面，该标杆垂直固定于该固定面，该光传感器可根据对应光感测面接收的太阳光而输出对应感测讯号，该标杆用于在太阳光照射方向与该光感测面发生倾斜时在部分光感测面产生阴影以使对应光感测面接收的光强小于对称位置的光感测面接收的光强；

处理模块，用于处理该八个光传感器的感测讯号以判断太阳光的照射方向相对于该光感测面的倾角关系，并计算该光感测模块的旋转方向及角度以使太阳照射方向垂直于该固定面；

控制模块，用于接收该处理模块的旋转方向及角度信息并产生一旋转方向及角度的指令；及

驱动模块，用于接收该控制模块的指令并根据该指令驱动该光感测模块按对应方向旋转对应角度，以使太阳光照射方向垂直于该光感测面。

2.如权利要求1所述的太阳追踪装置，其特征在于，该八个光感测面及该固定面为大小相同的正方形。

3.如权利要求1所述的太阳追踪装置，其特征在于，该光传感器为光电转换组件，对应的感测讯号为电流信号。

4.如权利要求1所述的太阳追踪装置，其特征在于，该标杆为圆柱状。

5.一种太阳能电池系统，包括：

承载基座；

太阳能电池板，设置于该承载基座上，该太阳能电池板具有光接收面；及

如权利要求1至4任一项所述的太阳追踪装置，其中该光感测模块设置于承载基座上，且该光感测面和固定面平行于该光接收面，该驱动模块与该承载基座连接，该驱动模块用于驱动该承载基座旋转从而带动该太阳能电池板和光感测模块旋转。

6.如权利要求5所述的太阳能电池系统，其特征在于，该承载基座具有承载面，该太阳能电池板和光感测模块固定于该承载面。

7.如权利要求6所述的太阳能电池系统，其特征在于，该驱动模块设置于该承载基座的下方或一侧，该太阳能电池系统进一步包括一支撑体，该驱动模块通过支撑体支撑于一预定位置。