CN104465821A - 一种圆锥形等距矩阵排列太阳能板的设计方法 - Google Patents
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Abstract
一种圆锥形等距矩阵排列太阳能板的设计方法，是属于太阳能利用，太阳能板设计，材料加工，微加工技术领域，主要是把太阳能板的表面用微加工技术.3D打印技术或其他技术，把表面加工成圆锥形等距矩阵排列，这样使太阳能的光波和圆锥之间的距离产生共振吸收，或被斜面吸收，并且使太阳能板的表面面积大大增加，由于表面积增大，有利于散热，也提高转化率和产品的寿命。
Description
技术领域
一种圆锥形等距矩阵排列太阳能板的设计方法，是属于太阳能利用，太阳能板设计，材料加工，微加工技术领域，主要是把太阳能板的表面用微加工技术.3D打印技术或其他技术，把表面加工成圆锥形等距矩阵排列，这样使太阳能的光波和圆锥之间的距离产生共振吸收，或被斜面吸收，并且使太阳能板的表面面积大大增加，由于表面积增大，有利于散热，也提高转化率和产品的寿命。
背景技术
丰富的太阳辐射能是重要的能源，是取之不尽、用之不竭的、无污染、廉价、人类能够自由利用的能源。 您可能见过使用太阳能电池的计算器——从不需要电池的计算器，有时这种计算器甚至没有关闭按钮。只要有足够的光，这些计算器似乎就可以一直工作下去。您可能见过更大的太阳能电池板——在紧急交通标志、公共电话亭、浮标甚至停车场中和电源指示灯上都能看到这样的电池板。尽管这些大型面板不像太阳能计算器那样常见，但它们确实存在，如果您知道相应的位置，便会很容易发现它们。太阳能电池还装在人造卫星上，用来为其供电。在近20年中，您可能不断听到“太阳能革命”这一说法 ， 讲的是有一天我们会全部使用从太阳获得的免费电能。这是一个诱人的承诺：在天气晴朗、阳光明媚的日子里太阳向地球表面辐射的能量约为1,000瓦每平方米，如果我们可以将这些能量全部收集起来，就可以轻松地为住宅和办公室提供免费电力。现在单晶硅的转换率大概是15%，新一代的先进的薄膜晶体太阳能电池其转换效率可高达18.3%，比目前平均转换效率提高了3个百分点。其他的各种太阳能板，转换率更低，所以需要设计一种大大提高太阳能板的转换率的方法。
发明内容
太阳辐射主要集中在可见光部分（0.4～0.76μm），波长大于可见光的红外线（>0.76μm）和小于可见光的紫外线（<0.4μm）的部分少。在全部辐射能中，波长在0.15～4μm之间的占99%以上，且主要分布在可见光区和红外区，前者占太阳辐射总能量的约50%，后者占约43%，紫外区的太阳辐射能很少，只占总量的约7%。在地面上观测的太阳辐射的波段范围大约为0．295～2．5μm。短于0．295 μm和大于2．5 μm波长的太阳辐射，因地球大气中臭氧、水气和其他大气分子的强烈吸收，不能到达地面。由于现在的太阳能板表面都是平的，吸收效率太低，如何提高太阳能的转换率，是全人类的共同目标，人类使用了各种各样的材料，和各种各样的方法，来提高太阳能的转化率，但是都没有超过20%，有没有一种设计方法让太阳能的转化率大大提高呢？一种圆锥形等距矩阵排列太阳能板的设计方法，其特征是，把太阳能板的表面制成圆锥形等距矩阵排列，排列的规则是，要求2相邻圆锥底部之间的距离为要吸收光的最短波长的长度稍少些，圆锥的顶和顶之间的距离为要吸收光的最长波长的长度，加上要吸收光的最短波长的长度稍少些，圆锥的底面的直径为要吸收光最长波长的长度，圆锥母线的长度为最长吸收波的长度，这样排列设计方法，使光波各波段全部被矩阵吸收，因为2圆锥之间，从上到下的距离都包括太阳光所有波长的长度，就能和任何波段的太阳光产生共振吸收，圆锥母线的长度设计为要吸收太阳光的最长波长的长度，这样使投射到侧面的光波最有利于被吸收，按照上面的设计，能最大程度的吸收了各种波长的光子，使光电材料产生更多的电子和空穴迁移，产生更多的电量，提高转化率，由于上面布满圆规，这样大大的增加了表面积，也大大增加了对光的吸收，就能提高转化率，由于表面积的增大也有利于热能的扩散，也有利于转化率的提高，上面以圆锥作为设计形状，设计成其他形状原理和本发明相同，也是本发明的权利保护范围。其中圆锥本身和相邻圆锥之间采用如下设计方法，凸出的圆锥的底部直径为要吸收光的最大波长的长度，圆锥母线的长度为要吸收光的最大波长的长度，2圆锥底部的距离为要吸收光的最短波长的长度稍少些，按上面的设计2圆锥顶点距离恰好比要吸收光最大波长的长度，加上要吸收的最短波的波长的长度稍少些，这样的设计十分合理，能最大程度的吸收太阳光。
附图说明
图1是一种圆锥形等距矩阵排列太阳能板的结构原理图，1.代表是材料板，2.代表是凸出的圆锥。图2是圆锥和相邻圆锥之间的结构设计图，1.2代表圆锥，3.4代表圆锥的母线，5.6代表圆锥的直径，7代表2圆锥下面的距离，这距离稍少于要吸收的最短波的波长的长度，最短波的波长的长度是指0．295μm， 8.代表2圆锥顶部的距离，顶点距离恰好比要吸收光最大波长的长度，加上要吸收的最短波的波长的长度稍少些，最大波长的长度指2．5μm。
实施方法
通过微加工技术或3D打印技术或其他技术，让材料表面凸起，凸起一个一个圆锥，圆锥等距矩阵排列在太阳能板的表面，排列的规则是，其中圆锥本身和相邻圆锥之间采用如下设计方法，凸起圆锥的底部直径为要吸收光的最大波长的长度，圆锥的母线长度为要吸收光的最大波长的长度，2圆锥底部的距离为要吸收光最短波长的长度稍短一些，按上面的设计2圆锥的顶点距离恰好比要吸收光最大波长距离，加上要吸收的最短波的波长距离稍短一些，这样的设计十分合理，这样的排列设计的作用，使太阳光波一投到太阳能板上，由于2圆锥之间，从上到下的距离都包括太阳光所有波长的长度，就能和任何波段的太阳光产生共振吸收，并且圆规侧面的边长，等于最大要吸收太阳光的波长，所以也能吸收到任何波长的太阳光，因此，一旦太阳光投射上去就完全被吸收，并且由于表面积的增加，大大的提高吸收效率和散热的能力，这样也大大的提高转化率。
Claims (2)
1.一种圆锥形等距矩阵排列太阳能板的设计方法，其特征是，把太阳能板的表面制成圆锥形等距矩阵排列，排列的规则是，要求2相邻圆锥底部之间的距离为要吸收光的最短波长的长度稍少些，圆锥的顶和顶之间的距离为要吸收光的最长波长的长度，加上要吸收光的最短波长的长度稍少些，圆锥的底面的直径为要吸收光最长波长的长度，圆锥母线的长度为最长吸收波的长度，这样排列设计方法，使光波的各波段全部被矩阵吸收，因为2圆锥之间，从上到下的距离都包括太阳光所有波长的长度，就能和任何波段的太阳光产生共振吸收，圆锥母线的长度设计为要吸收太阳光的最长波长的长度，这样使投射到侧面的光波最有利于被吸收，按照上面的设计，能最大程度的吸收了各种波长的光子，使光电材料产生更多的电子和空穴迁移，产生更多的电量，提高转化率，由于上面布满圆规，这样大大的增加了表面积，也大大增加了对光的吸收，就能提高转化率，由于表面积的增大也有利于热能的扩散，也有利于转化率的提高，上面以圆锥作为设计形状，设计成其他形状原理和本发明相同，也是本发明的权利保护范围。
2.根据权利要求1所述的方法，其中圆锥本身和相邻圆锥之间采用如下设计方法，凸出的圆锥的底部直径为要吸收光的最大波长的长度，圆锥母线的长度为要吸收光的最大波长的长度，2圆锥底部的距离为要吸收光的最短波长的长度稍少些，按上面的设计2圆锥顶点距离恰好比要吸收光最大波长的长度，加上要吸收的最短波的波长的长度稍少些，这样的设计十分合理，能最大程度的吸收太阳光。
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