CN104393827A - 一种太阳能发电装置的追踪方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及太阳能发电装置的追踪方法，该发电装置具有带空腔的双层玻璃，前侧玻璃制有依次排列的若干竖向弧形透光凸起，弧形透光凸起形成可聚光的竖条状凸透镜，空腔内设置有与该凸透镜一一对应的带弧形轨道的支架，支架上安装有可沿弧形轨道滑动的安装座，安装座的前表面固定有太阳能电池，本追踪方法是，在太阳能有效收集时间段内，利用一驱动机构驱动所述安装座在弧形轨道内滑动，使入射太阳光经凸透镜聚拢后基本能够覆盖地照射在太阳能电池上。本发明大大节约了太阳能电池的用量；节约了生产成本，提高了太阳能的使用效率；入射光穿过玻璃的时候发生聚拢，减轻鸟粪对阳光的遮挡，不会在电池片形成无光区域，从而消除热岛效应。
Description
技术领域
本发明涉及一种太阳能发电装置的追踪方法。
背景技术
随着人们环保意识的提高，对于清洁能源的需求日益旺盛。在人们研究的新型清洁能源中，太阳能作为一种不受地域限制的清洁能源成为了未来新能源发展的主要方向。太阳能电池是人们利用太阳的光能转换为电能的主要装置。
目前太阳能电池都是以硅作为基材加工而成，由于硅容易在空气中氧化，因此需要对太阳能电池进行封装。传统采用两片玻璃分别贴合太阳能电池的正反面进行封装，目前主流的太阳能电池封装是以含氟树脂配合其它透明树脂替代玻璃作封装材料，以250W太阳能组件为例，进行封装的成本大约300-400元。
如果太阳能电池组件被其他物体（如鸟粪、树荫等）长时间被遮挡时，被遮挡的太阳能电池组件会产生严重发热现象，这就是热岛效应。这种热岛效应对太阳能电池将造成很严重的破坏作用。当电池面积被遮挡10%，电池功率输出可降低至30%。为了防止太阳能电池由于热岛效应而被损坏，需要经常对太阳能电池表面进行清洁，这将大量耗费人力；或者在太阳能电池组件的正负间并联一个旁通二极管，提供电路流通，以避免有光照的太阳能电池组件所产生的能量被遮挡的太阳能电池组件所消耗。但是这种被动式的防热岛效应手段显然会降低太阳能电池的效率。
发明内容
本发明的目的在于：克服上述现有技术的缺陷，提出一种太阳能发电装置的追踪方法，借助该追踪方法，发电装置能够充分利用太阳能，并且使发电装置具有良好的防热岛效应。
为了达到上述目的，本发明提出的太阳能发电装置的追踪方法，其特征在于：所述太阳能发电装置，具有带空腔且内部抽真空或充有低压保护气体的双层玻璃，所述双层玻璃由前侧玻璃和后侧玻璃沿四周密封拼接而成，所述前侧玻璃的外表面或内表面制有依次排列的若干竖向弧形透光凸起，所述弧形透光凸起形成可聚光的竖条状凸透镜，所述双层玻璃的空腔内设置有与该凸透镜一一对应的带弧形轨道的支架，所述支架上安装有可沿所述弧形轨道滑动的安装座，所述安装座的前表面固定有太阳能电池；
本追踪方法是，在太阳能有效收集时间段内，利用一驱动机构驱动所述安装座在弧形轨道内滑动，使入射太阳光经凸透镜聚拢后基本能够覆盖地照射在太阳能电池上。
本发明进一步的改进在于：
1、所述支架具有位于上下两端的一对支撑片，所述支撑片开设有形成所述弧形轨道的弧形凹槽，所述安装座上下两端具有插入该弧形凹槽内的插片，所述驱动机构通过拉动该插片实现安装座在弧形轨道内滑动。
2、所述驱动机构包括控制芯片、位于支撑片上方或/和下方且受控于所述控制芯片的电机，所述电机的输出头连接有拨杆，所述拨杆与插片连接，所述电机为步进电机，
进行追踪时，控制芯片实时地根据太阳光入射角控制电机驱动拨杆摆动的角度，拨杆拨动插片使装有太阳能电池的底座滑到准确的位置上，所述太阳入射角通过传感器采集，或根据不同时期太阳入射角与时间的关系来确定。
3、所述支架还具有用于支撑安装座背部的弧形支撑面。
4、前侧玻璃的内侧涂覆可单向透光的银膜或铝膜。
5、本发明自追踪太阳能发电装置，还具有与安装座固定的导热装置。
6、所述导热装置为金属导热棒，所述金属导热棒两端经柔性导热金属伸出双层玻璃外，进行散热。
7、所述导热装置为冷却水管，所述冷却水管伸出双层玻璃外，接冷却水循环设备。
8、所述凸起宽度3-6厘米，凸透镜焦距2-5厘米，弧形轨道半径4-8厘米，弧形轨道至前侧玻璃的距离为3-5厘米，太阳能电池的宽度1-2厘米。
本发明将电池片置于双层玻璃内，并且通过驱动机构带动装有太阳能电池的安装座在弧形轨道内滑动，实现太阳追踪。由于前侧玻璃制有凸透镜，因此入射光被聚拢后覆盖的照射在太阳能电池上，一方面提高了太阳能的使用效率；另一方面大大节约了太阳能电池的用量，节约了生产成本。并且电池片的向光面与前侧玻璃存在一定的距离，入射光穿过玻璃的时候发生折射（聚拢）和衍射，从而减轻鸟粪对阳光的遮挡，不会在电池片形成无光区域，从而消除热岛效应。
国内中东部地区的太阳能电站最容易受到鸟粪的影响，而这一地区80%以上为中小体形的鸟类，鸟粪的直径一般都小于2.5cm。入射光被聚拢之后，该鸟粪所形成的阴影基本被消除，确保电池不会因鸟粪引起热岛效应。
不论是理论推导还是实验证实，本发明采用主动式防热岛效应，获得的十分良好的技术效果。本发明装置对太阳能的利用率更高，便于维护，大大降低对电池表面清洁的频率，减少了人工的投入；并且在工业上易于制造。
此外，前侧玻璃的内侧涂覆可单向透光的银膜或铝膜，使射入的光线不会逃离，进而最大程度的吸收光线能量，让太阳能电池达的效率最高。为了降低电池片的温度，本发明封装结构内还设置了导热装置，能够将电池片的热量尽快导出，降低其温度，提高转化率。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本实施例太阳能发电装置主视图。
图2是图1的A-A剖视图。
图3是图2中B区放大图。
图中标号示意如下：
1-前侧玻璃，2-弧形透光凸起，3-支撑片，4-安装座，5-太阳能电池，6-双层玻璃，7-后侧玻璃，9-弧形轨道，10-插片，12-弧形支撑面，13-冷却水管，14-冷却水循环设备。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。
如图1、图2、图3所述，为本实施例追踪方法所涉太阳能发电装置，其具有带空腔且内部充有低压保护气体的双层玻璃6，双层玻璃6由前侧玻璃1和后侧玻璃7沿四周密封拼接而成，前侧玻璃1的外表面制有依次排列的若干竖向弧形透光凸起2，弧形透光凸起2形成可聚光的竖条状凸透镜，双层玻璃6的空腔内设置有与该凸透镜一一对应的带弧形轨道9的支架，支架具有位于上下两端的一对支撑片3，所述支撑片3开设有形成所述弧形轨道9的弧形凹槽，安装座4上下两端具有插入该弧形凹槽内的插片10，安装座4通过插片10插入弧形轨道9实现在支架上的固定，支架还具有用于支撑安装座4背部的弧形支撑面12；安装座4的前表面固定有太阳能电池5，本装置还具有驱动安装座4在弧形轨道9内滑动的驱动机构，驱动机构通过拉动该插片10实现安装座4在弧形轨道9内滑动。
本追踪方法是，在太阳能有效收集时间段（以江苏地区为例，夏季8几点到16几点，冬季9几点到15几点）内，驱动机构驱动安装座4在弧形轨道9内滑动，使入射太阳光经凸透镜聚拢后基本能够覆盖地照射在太阳能电池5上。图3中带有箭头的线条表示太阳光。
如图所示的实施例中，凸起宽度4厘米，凸透镜焦距3厘米，弧形轨道半径5厘米，弧形轨道至前侧玻璃的距离为2.5厘米，太阳能电池的宽度1厘米。
本实施例中，驱动机构包括控制芯片、位于支撑片上方和下方且受控于控制芯片的步进电机，步进电机的输出头连接有拨杆，拨杆与插片连接；
进行追踪时，控制芯片实时地根据太阳光入射角控制电机驱动拨杆摆动的角度，拨杆拨动插片使装有太阳能电池的底座滑到准确的位置上，太阳入射角根据不同时期太阳入射角与时间的关系来确定，也可通过传感器采集获得。
驱动芯片设置有时钟，在太阳能有效收集时间段内，依据太阳入射角度和当地时间的对应关系，来控制步进电机的转动角度，从而控制装有太阳能电池的安装座在轨道内滑动至合适位置，使入射光线聚拢后基本覆盖太阳能电池的受光面。
为了使射入的光线不会逃离，进而最大程度的吸收光线能量，让太阳能电池达的效率最高，本例中前侧玻璃的内侧涂覆可单向透光的银膜（图中为画出）。
为了降低电池片的温度，提高太阳能电池的转换率，本例的自追踪太阳能发电装置，还具有与安装座4固定的导热装置，该导热装置为冷却水管13，冷却水管13伸出双层玻璃6外，接冷却水循环设备14。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式，比如弧形透光凸起制于前侧玻璃的内表面、双层玻璃内部抽真空、用减速电机替代步进电机、采用其他形式的驱动机构等等。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
Claims (9)
1. 一种太阳能发电装置的追踪方法，其特征在于：所述太阳能发电装置，具有带空腔且内部抽真空或充有低压保护气体的双层玻璃，所述双层玻璃由前侧玻璃和后侧玻璃沿四周密封拼接而成，所述前侧玻璃的外表面或内表面制有依次排列的若干竖向弧形透光凸起，所述弧形透光凸起形成可聚光的竖条状凸透镜，所述双层玻璃的空腔内设置有与该凸透镜一一对应的带弧形轨道的支架，所述支架上安装有可沿所述弧形轨道滑动的安装座，所述安装座的前表面固定有太阳能电池；
本追踪方法是，在太阳能有效收集时间段内，利用一驱动机构驱动所述安装座在弧形轨道内滑动，使入射太阳光经凸透镜聚拢后基本能够覆盖地照射在太阳能电池上。
2. 根据权利要求1所述的太阳能发电装置的追踪方法，其特征在于：所述支架具有位于上下两端的一对支撑片，所述支撑片开设有形成所述弧形轨道的弧形凹槽，所述安装座上下两端具有插入该弧形凹槽内的插片，所述驱动机构通过拉动该插片实现安装座在弧形轨道内滑动。
3. 根据权利要求2所述的太阳能发电装置的追踪方法，其特征在于：所述驱动机构包括控制芯片、位于支撑片上方或/和下方且受控于所述控制芯片的电机，所述电机的输出头连接有拨杆，所述拨杆与插片连接，所述电机为步进电机，进行追踪时，控制芯片实时地根据太阳光入射角控制电机驱动拨杆摆动的角度，拨杆拨动插片使装有太阳能电池的底座滑到准确的位置上，所述太阳入射角通过传感器采集，或根据不同时期太阳入射角与时间的关系来确定。
4. 根据权利要求1所述的太阳能发电装置的追踪方法，其特征在于：所述支架还具有用于支撑安装座背部的弧形支撑面。
5. 根据权利要求1所述的太阳能发电装置的追踪方法，其特征在于：前侧玻璃的内侧涂覆可单向透光的银膜或铝膜。
6. 根据权利要求5所述的太阳能发电装置的追踪方法，其特征在于：还具有与安装座固定的导热装置。
7. 根据权利要求6所述的太阳能发电装置的追踪方法，其特征在于：所述导热装置为金属导热棒，所述金属导热棒两端经柔性导热金属伸出双层玻璃外，进行散热。
8. 根据权利要求6所述的太阳能发电装置的追踪方法，其特征在于：所述导热装置为冷却水管，所述冷却水管伸出双层玻璃外，接冷却水循环设备。
9. 根据权利要求1-8任一项所述的太阳能发电装置的追踪方法，其特征在于：所述凸起宽度3-6厘米，凸透镜焦距2-5厘米，弧形轨道半径4-8厘米，弧形轨道至前侧玻璃的距离为3-5厘米，太阳能电池的宽度1-2厘米。
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