CN105978448A - 一种太阳能发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种太阳能发电装置，包括薄膜太阳能电池、N型半导体、P型半导体、导热底座、蓄电池单元、控制器单元、温度传感器、水泵、电控阀门、水管、电动伸缩杆、支撑柱、控制箱、螺纹伸缩杆、支撑底板以及传感头；N型半导体、P型半导体均呈“工”字型；导热底座的储水空腔内设置有喷淋头；两根电动伸缩杆和一根支撑柱支撑于导热底座和支撑底板之间；N型半导体和P型半导体间隔排列，并且相邻的N型半导体和P型半导体之间串联；多个薄膜太阳能电池串联，然后与N型半导体和P型半导体串联，最后给蓄电池单元充电。本发明将太阳能发电和温差发电有效的结合，提供了一种利用太阳能和地热能的非常有效技术方案，发电效率更高。

Description

一种太阳能发电装置

本申请是申请日为2016-02-24，申请号为2016101001640，发明名称为一种太阳能发电装置的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种太阳能发电装置，属于新能源发电技术领域。

背景技术

太阳能作为一种重要的清洁能源，利用太阳能的太阳能电站，既可以是大型电站，也可以是家用小型电站。大型电站通常具有大量的太阳能发电单元，而家用小型电站只要有一两个发电单元即可。每一个太阳能发电单元的采集太阳能的设备主要是若干太阳能电池板，这些太阳能电池板需要由支撑装置支撑在地面上。并且，由于地区差异、四季变化和每一天内不同时间的太阳照射角度变化的原因，太阳能电池板的角度需要调整，才能增加发电的效率。太阳能电池板角度的调整既包括适应四季变化的仰角调整，也包括适用一天内早晚变化的角度调整。

然而，在我国现有的太阳能电池板的支撑与角度调整装置(又称太阳能支架)中，没有一个完整及正规的标准技术规范，能用的支架分为：1、双轴跟踪支架，既能够适应四季变化，也能够适应一天内的早晚变化，这种设备大多采用单根立柱支撑全部重量，结构的稳定性较差，大型的太阳能电站采用的很少；2、单轴跟踪支架，只对太阳旋转角度进行跟踪，即进行适应一天内早晚时间变化的角度调整，造价也比较偏高，控制系统及运行还在总结阶段，维护成本偏高；3、固定式支架，是根据地理位置不同，设定年太阳照射角的平均值，来确定太阳能发电单元的安装角度的一种固定支架，投入成本低，但发电量偏低。综上，因此需要设计一种能够综合考虑发电效率及设备成本的太阳能电池板的支撑与角度调整装置。

温差发电器，是一种静态的固体器件，没有转动部件，体积小、寿命长，工作时无噪声，而且无须维护，成为空间电源研发的热点，大大刺激了温差电技术的发展。汤姆逊效应的物理学解释就是：金属中温度不均匀时，温度高处的自由电子比温度低处的自由电子动能大。像气体一样，当温度不均匀时会产生热扩散，因此自由电子从温度高端向温度低端扩散，在低温端堆积起来，从而在导体内形成电场，在金属棒两端便引成一个电势差。这种自由电子的扩散作用一直进行到电场力对电子的作用与电子的热扩散平衡为止。如何将太阳能发电和温差发电巧妙结合在一起，就是说太阳能电池在发电的过程中肯定会产生热量。如果将这个热量运到温差发电器，利用温差发电效应将太阳能发电的热能转换为电能，目前这方面的研究文章很少。

发明内容

本发明要解决的技术问题是太阳能发电产生的热能不能快速传递和利用，且发电的效率不高。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种太阳能发电装置，包括多个薄膜太阳能电池、M个N型半导体、M个P型半导体、导热底座、蓄电池单元、控制器单元、4M个温度传感器、水泵、N个电控阀门、N个水管、两根电动伸缩杆、一根支撑柱、一个控制箱、一根螺纹伸缩杆、一块支撑底板以及一个截顶棱锥形的传感头；其中，M≥6，N≥3，截顶棱锥形的锥面数≥6；

所述的N型半导体、P型半导体均呈“工”字型；

所述的导热底座呈方形，且内部设有储水空腔；在导热底座的下方设有与储水空腔相连通的进水口，在导热底座的顶部设有与储水空腔相连通的出水口；在储水空腔内且位于各个N型半导体和P型半导体对应位置处均设有一个喷淋头，各个喷淋头均与导热底座的进水口相连；

所述的两根电动伸缩杆和一根支撑柱支撑于导热底座和支撑底板之间，且分别位于等边三角形的三个顶点处；电动伸缩杆的上下两端分别球形铰接在导热底座和支撑底板上；支撑柱的下端固定安装在支撑底板上，上端球形铰接在导热底座上；

所述的螺纹伸缩杆竖直安装在控制箱上，传感头安装在螺纹伸缩杆的顶端；所述的传感头的截顶面以及各个锥面上均设有面积相等的太阳能电池板；

所述的控制箱内设有电压采集器和运算处理器；传感头的各个太阳能电池板均与电压采集器的信号采集端相连；电压采集器的信号输出端与运算处理器的信号输入端相连；运算处理器的信号输出端与电动伸缩杆的控制端相连；

所述的N个水管的长度不相同，长度范围在5米到200米之间；

所述的N型半导体和P型半导体间隔排列，并且相邻的N型半导体和P型半导体之间串联；

所述的多个薄膜太阳能电池串联，然后与N型半导体和P型半导体串联，最后给蓄电池单元充电；

多个薄膜太阳能电池设置于N型半导体、P型半导体的上表面，并且薄膜太阳能电池与N型半导体、P型半导体的接触面绝缘；

所述的导热底座的上表面与N型半导体、P型半导体的下表面绝缘接触；

N型半导体、P型半导体的上表面和下表面均设置温度传感器，温度传感器与控制器单元电连接；

所述的N个水管均垂直于地面，并且设置于地面以下；

所述的水管分别通过电控阀门连接水泵的进水口，水泵的出水口连接导热底座的进水口；

所述的电控阀门的控制端均连接控制器单元的IO端口，同时控制器单元控制水泵的启动和停止。

作为本发明的进一步限定方案，所述的控制器单元采用AT89S52单片机。

作为本发明的进一步限定方案，所述的水泵的进水口可以通过一个多输入单输出的转换装置连接每个水管的电控阀门的输出口。

作为本发明的进一步限定方案，所述的电控阀门采用单片机可以直接控制的电动阀门。

本发明还提供了一种太阳能发电装置的制造方法，包括多个薄膜太阳能电池、M个N型半导体、M个P型半导体、导热底座、蓄电池单元、控制器单元、4M个温度传感器、水泵、N个电控阀门、N个水管、两根电动伸缩杆、一根支撑柱、一个控制箱、一根螺纹伸缩杆、一块支撑底板以及一个截顶棱锥形的传感头；其中，M≥6，N≥3，截顶棱锥形的锥面数≥6；

所述的N型半导体、P型半导体均呈“工”字型；

所述的N个水管的长度不相同，长度范围在5米到200米之间；

具体步骤为：

步骤1，所述的N型半导体和P型半导体间隔排列，并且相邻的N型半导体和P型半导体之间串联；所述的多个薄膜太阳能电池串联，然后与N型半导体和P型半导体串联，最后给蓄电池单元充电；

步骤2，N型半导体、P型半导体的上表面和下表面均设置温度传感器，温度传感器与控制器单元电连接；

步骤3，多个薄膜太阳能电池通过导热硅胶粘在N型半导体、P型半导体的上表面，并且薄膜太阳能电池与N型半导体、P型半导体的接触面绝缘；所述的导热底座的上表面通过导热硅胶粘在N型半导体、P型半导体的下表面；

步骤4，所述的N个水管均垂直于地面，并且埋于地面以下；所述的水管分别通过电控阀门连接水泵的进水口，水泵的出水口连接导热底座的进水口；所述的电控阀门的控制端均连接控制器单元的IO端口，同时控制器单元控制水泵的启动和停止；

步骤5，所述的导热底座呈方形，且内部设有储水空腔；在导热底座的下方设有与储水空腔相连通的进水口，在导热底座的顶部设有与储水空腔相连通的出水口；在储水空腔内且位于各个N型半导体和P型半导体对应位置处均设有一个喷淋头，各个喷淋头均与导热底座的进水口相连；

步骤6，所述的两根电动伸缩杆和一根支撑柱支撑于导热底座和支撑底板之间，且分别位于等边三角形的三个顶点处；电动伸缩杆的上下两端分别球形铰接在导热底座和支撑底板上；支撑柱的下端固定安装在支撑底板上，上端球形铰接在导热底座上；

步骤7，所述的螺纹伸缩杆竖直安装在控制箱上，传感头安装在螺纹伸缩杆的顶端；所述的传感头的截顶面以及各个锥面上均设有面积相等的太阳能电池板；

步骤8，所述的控制箱内设有电压采集器和运算处理器；传感头的各个太阳能电池板均与电压采集器的信号采集端相连；电压采集器的信号输出端与运算处理器的信号输入端相连；运算处理器的信号输出端与电动伸缩杆的控制端相连。

本发明还提供了一种太阳能发电装置的控制方法，包括多个薄膜太阳能电池、M个N型半导体、M个P型半导体、导热底座、蓄电池单元、控制器单元、4M个温度传感器、水泵、N个电控阀门、N个水管、两根电动伸缩杆、一根支撑柱、一个控制箱、一根螺纹伸缩杆、一块支撑底板以及一个截顶棱锥形的传感头；其中，M≥6，N≥3，截顶棱锥形的锥面数≥6；

所述的N型半导体、P型半导体均呈“工”字型；

所述的导热底座呈方形，且内部设有储水空腔；在导热底座的下方设有与储水空腔相连通的进水口，在导热底座的顶部设有与储水空腔相连通的出水口；在储水空腔内且位于各个N型半导体和P型半导体对应位置处均设有一个喷淋头，各个喷淋头均与导热底座的进水口相连；

所述的两根电动伸缩杆和一根支撑柱支撑于导热底座和支撑底板之间，且分别位于等边三角形的三个顶点处；电动伸缩杆的上下两端分别球形铰接在导热底座和支撑底板上；支撑柱的下端固定安装在支撑底板上，上端球形铰接在导热底座上；

所述的螺纹伸缩杆竖直安装在控制箱上，传感头安装在螺纹伸缩杆的顶端；所述的传感头的截顶面以及各个锥面上均设有面积相等的太阳能电池板；

所述的控制箱内设有电压采集器和运算处理器；传感头的各个太阳能电池板均与电压采集器的信号采集端相连；电压采集器的信号输出端与运算处理器的信号输入端相连；运算处理器的信号输出端与电动伸缩杆的控制端相连；

所述的N个水管的长度不相同，长度范围在5米到200米之间；

所述的N型半导体和P型半导体间隔排列，并且相邻的N型半导体和P型半导体之间串联；

所述的多个薄膜太阳能电池串联，然后与N型半导体和P型半导体串联，最后给蓄电池单元充电；

N型半导体、P型半导体的上表面和下表面均设置温度传感器，温度传感器与控制器单元电连接；

多个薄膜太阳能电池设置于N型半导体、P型半导体的上表面，并且薄膜太阳能电池与N型半导体、P型半导体的接触面绝缘；

所述的导热底座的上表面与N型半导体、P型半导体的下表面绝缘接触；

所述的N个水管均垂直于地面，并且设置于地面以下；

所述的水管分别通过电控阀门连接水泵的进水口，水泵的出水口连接导热底座的进水口；

所述的电控阀门的控制端均连接控制器单元的IO端口，同时控制器单元控制水泵的启动和停止；电控阀门的编号为i，i＝1，2，…，N；

具体控制方法为：

步骤1，控制器单元控制水泵启动，然后控制依次打开每个电控阀门5分钟，然后关闭该电控阀门；在每一个电控阀门打开的过程中，控制器单元将N型半导体、P型半导体的上表面的所有温度传感器采集的数值求和然后取平均值，记为Mi；控制器单元将N型半导体、P型半导体的下表面的所有温度传感器采集的数值求和然后取平均值，记为Ni；Mi与Ni作差取绝对值记为Xi，然后保存Xi；

步骤2，控制器单元控制打开max{Xi}所对应的电控阀门；

步骤3，电压采集器分别采集各个太阳能电池板的电压，并由运算处理器根据各个电压值控制两根电动伸缩杆的伸缩长度，从而控制多个薄膜太阳能电池的朝向角度。

本发明还提供了一种太阳能发电系统，包括多个太阳能发电装置；

所述的太阳能发电装置包括多个薄膜太阳能电池、M个N型半导体、M个P型半导体、导热底座、蓄电池单元、控制器单元、4M个温度传感器、水泵、N个电控阀门、N个水管、两根电动伸缩杆、一根支撑柱、一个控制箱、一根螺纹伸缩杆、一块支撑底板以及一个截顶棱锥形的传感头；其中，M≥6，N≥3，截顶棱锥形的锥面数≥6；

所述的N型半导体、P型半导体均呈“工”字型；

所述的导热底座呈方形，且内部设有储水空腔；在导热底座的下方设有与储水空腔相连通的进水口，在导热底座的顶部设有与储水空腔相连通的出水口；在储水空腔内且位于各个N型半导体和P型半导体对应位置处均设有一个喷淋头，各个喷淋头均与导热底座的进水口相连；

所述的两根电动伸缩杆和一根支撑柱支撑于导热底座和支撑底板之间，且分别位于等边三角形的三个顶点处；电动伸缩杆的上下两端分别球形铰接在导热底座和支撑底板上；支撑柱的下端固定安装在支撑底板上，上端球形铰接在导热底座上；

所述的螺纹伸缩杆竖直安装在控制箱上，传感头安装在螺纹伸缩杆的顶端；所述的传感头的截顶面以及各个锥面上均设有面积相等的太阳能电池板；

所述的控制箱内设有电压采集器和运算处理器；传感头的各个太阳能电池板均与电压采集器的信号采集端相连；电压采集器的信号输出端与运算处理器的信号输入端相连；运算处理器的信号输出端与电动伸缩杆的控制端相连；

所述的N个水管的长度不相同，长度范围在5米到200米之间；

所述的N型半导体和P型半导体间隔排列，并且相邻的N型半导体和P型半导体之间串联；

所述的多个薄膜太阳能电池串联，然后与N型半导体和P型半导体串联，最后给蓄电池单元充电；

多个薄膜太阳能电池设置于N型半导体、P型半导体的上表面，并且薄膜太阳能电池与N型半导体、P型半导体的接触面绝缘；

所述的导热底座的上表面与N型半导体、P型半导体的下表面绝缘接触；

N型半导体、P型半导体的上表面和下表面均设置温度传感器，温度传感器与控制器单元电连接；

所述的N个水管均垂直于地面，并且设置于地面以下；

所述的水管分别通过电控阀门连接水泵的进水口，水泵的出水口连接导热底座的进水口；

所述的电控阀门的控制端均连接控制器单元的IO端口，同时控制器单元控制水泵的启动和停止；

所有太阳能发电装置的蓄电池单元并联后通过DC/AC单元连接电网。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

第一，将太阳能发电模块与半导体温差发电模块串联起来，提供了发电电压和发电量；

第二，利用的都是清洁能源，分别是太阳能和地热能；

第三，N型半导体、P型半导体均呈“工”字型，首先，这种设计大大提高了N型半导体、P型半导体与薄膜太阳能电池、导热底座的接触面积；其次，N型半导体、P型半导体与薄膜太阳能电池、导热底座的接触面不再需要设置金属片和导热板，使得结构更加简单，最后，N型半导体、P型半导体的导热性能虽然不如导体的导热性能好，但是在温差发电的过程中，N型半导体、P型半导体的导热性能还是存在的，最终一个端面的热能还是会向另一个端面扩散，而N型半导体、P型半导体的“工”字型设计可以大大延长热能的扩散时间，从而大大提供N型半导体、P型半导体温差发电效率；

第四，在导热底座的储水空腔内设置喷淋头，且喷淋头对应于各个N型半导体和P型半导体对应位置处，使N型半导体和P型半导体处的水温度保持一致，避免出现温度不均衡的问题，且储水空腔内能够蓄水，起到缓冲热扩散的效果，进一步确保了散热的均匀性；

第五，N个水管的长度不相同并且设置于地面下均与水泵连接，由于地下水是恒温的，并且深度不同温度不同，比如夏天的时候室外温度高，而地下水的温度低，冬天的时候室外温度低而地下水的温度高，但是当深度变化比较大时，即从宏观来说，地下水越深水温就越高。从地面往下每深100米，温度大约增加2-3摄氏度左右。地表以下5～10米的地层温度就不随室外大气温度的变化而变化,常年维持在15～17℃。这样由于N型半导体、P型半导体的上表面和下表面均设置有温度传感器，控制器单元控制水泵启动，然后循环抽取不同水管里的水，这个时候N型半导体、P型半导体的上表面和下表面设置的温度传感器采集的温度做差值，假如水泵连接20米深的水管时，温差值最大，那么水泵就一直采用20米深的水管供水，这样温差发电的发电效率是最大的，而导热底座的出水口可以连接供水装置，比如水箱等；

第六，利用传感头实时采集各个方向上的太阳光线强度，并由电压采集器将采集的电压信号发送给运算处理器进行处理，再由运算处理器根据设定控制规则来驱动两根电动伸缩杆进行伸缩动作，从而使多个薄膜太阳能电池的朝向角度始终具有最佳的太阳光线接收效率；

第七，利用两根电动伸缩杆和一根支撑柱实现三点式支撑，有效提高了支撑的稳定性，且支撑柱为下端固定、上端球形铰接的半活动式连接，电动伸缩杆为上下端球形铰接的全活动式连接，支撑柱起到单点支撑稳定的作用，两根电动伸缩杆起到双点角度调节的作用，相互配合共同完成多个薄膜太阳能电池的朝向角度调节；

第八，利用螺纹伸缩杆能够方便调节传感头的高度，防止多个薄膜太阳能电池调节朝向过程中遮挡传感头的光线，使传感头具有更好的适应能力。

附图说明

图1为本发明的太阳能发电装置结构示意图；

图2为本发明的传感头俯视结构示意图；

图3为本发明的本发明的水管、水泵的控制原理示意图；

图4为本发明的太阳能发电系统的方框示意图；

图5是本发明的散热底座结构示意图；

图6是图5中A-A处剖视图。

具体实施方式

下面结合附图对发明做进一步详细描述。

如图1-6所示，本发明的一种太阳能发电装置，包括多个薄膜太阳能电池、10个N型半导体、10个P型半导体、导热底座、蓄电池单元、控制器单元、40个温度传感器、水泵、10个电控阀门、10个水管、两根电动伸缩杆、一根支撑柱、一个控制箱、一根螺纹伸缩杆、一块支撑底板以及一个截顶棱锥形的传感头；其中，截顶棱锥形的锥面数为8；

所述的N型半导体、P型半导体均呈“工”字型；

所述的导热底座呈方形，且内部设有储水空腔；在导热底座的下方设有与储水空腔相连通的进水口，在导热底座的顶部设有与储水空腔相连通的出水口；在储水空腔内且位于各个N型半导体和P型半导体对应位置处均设有一个喷淋头，各个喷淋头均与导热底座的进水口相连；如图5和6所示；

所述的两根电动伸缩杆和一根支撑柱支撑于导热底座和支撑底板之间，且分别位于等边三角形的三个顶点处；电动伸缩杆的上下两端分别球形铰接在导热底座和支撑底板上；支撑柱的下端固定安装在支撑底板上，上端球形铰接在导热底座上；

所述的螺纹伸缩杆竖直安装在控制箱上，传感头安装在螺纹伸缩杆的顶端，传感头的连接线穿设在螺纹伸缩杆内；所述的传感头的截顶面以及各个锥面上均设有面积相等的太阳能电池板；

所述的控制箱内设有电压采集器和运算处理器；传感头的各个太阳能电池板均与电压采集器的信号采集端相连；电压采集器的信号输出端与运算处理器的信号输入端相连；运算处理器的信号输出端与电动伸缩杆的控制端相连；

所述的N个水管的长度不相同，长度范围在5米到200米之间，10个水管的长度分别为5米，10米，15米，20米,25米，50米，75米，100米，125米，150米，均垂直于地面设置于地面以下；

N型半导体和P型半导体间隔排列，并且相邻的N型半导体和P型半导体之间串联；多个薄膜太阳能电池串联，然后与N型半导体和P型半导体串联，最后给蓄电池单元充电；多个薄膜太阳能电池设置于N型半导体、P型半导体的上表面，并且薄膜太阳能电池与N型半导体、P型半导体的接触面绝缘；所述的导热底座的上表面与N型半导体、P型半导体的下表面绝缘接触；N型半导体、P型半导体的上表面和下表面均设置温度传感器，温度传感器与控制器单元电连接；所述的N个水管均垂直于地面，并且设置于地面以下；所述的水管分别通过电控阀门连接水泵的进水口，水泵的出水口连接导热底座的进水口；电控阀门的控制端均连接控制器单元的IO端口，这样控制器单元可以控制每一个电动阀门的导通和关闭，同时控制器单元控制水泵的启动和停止。

其中，所述的控制器单元采用AT89S52单片机。所述的水泵的进水口是通过一个多输入单输出的转换装置连接每个水管的电控阀门的输出口。

其中，温度传感器分别设置于N型半导体的上下表面、P型半导体的上下表面，上表面所有的温度传感器采集的数据求平均值，下表面所有的温度传感器采集的数据求平均值，然后两个平均值取差值，差值最大时温差发电效率最高。

本发明工作原理说明：多个水管的长度不相同并且垂直设置于地面下并且均与水泵连接，由于地下水是恒温的，并且深度不同温度不同，比如夏天的时候室外温度高，而地下水的温度低，夏天白天的时候太阳光照射薄膜太阳能电池发电，发电的同时会产生一定的热量，这部分热量传递到N型半导体、P型半导体的上表面，作为热端，而地下水的温度较低，通过导热底座传递给N型半导体、P型半导体的的下表面，作为冷端，从而利于冷热端温差发电；冬天的时候反之，冬天的时候室外温度低而地下水的温度高。

当深度变化比较大时，即从宏观来说，地下水越深水温就越高。从地面往下每深100米，温度大约增加2-3摄氏度左右。地表以下5～10米的地层温度就不随室外大气温度的变化而变化,常年维持在15～17℃。

至于为什么采用了4M个温度传感器？原因如下：N型半导体、P型半导体的上表面的温度传感器采集的数值取平均值与N型半导体、P型半导体的下表面的温度传感器采集的数值取平均值做差值，差值越大温差发电效率越高；取平均值准确值差值判断更加准确。

至于为什么采用了多个水管？原因如下：夏天的时候，地下水温度较低，但是靠近地表的地下水温度也比较高，当深度达到一定程度，水温会越来越高；冬天的时候，地下水温度会较高，但是靠近地表的地下水温度也会较低，当深度达到一定程度，水温会越来越高；这样水泵通过连接多个水管，需要发电的时候可以选择出最有利于温差发电的那个水管(即N型半导体、P型半导体的上下表面温差值最大)。

控制器单元控制水泵启动，然后循环抽取不同水管里的水，这个时候N型半导体、P型半导体的上表面和下表面设置的温度传感器采集的温度做差值，假如水泵连接20米深的水管时，温差值最大，那么水泵就一直采用20米深的水管供水，这样温差发电的发电效率是最大的，而导热底座的出水口可以连接供水装置，比如水箱等。

其中，N型半导体、P型半导体均呈“工”字型，首先，这种设计大大提高了N型半导体、P型半导体与薄膜太阳能电池、导热底座的接触面积；其次，N型半导体、P型半导体与薄膜太阳能电池、导热底座的接触面不再需要设置金属片和导热板，使得结构更加简单，最后，N型半导体、P型半导体的导热性能虽然不如导体的导热性能好，但是在温差发电的过程中，N型半导体、P型半导体的导热性能还是存在的，最终一个端面的热能还是会向另一个端面扩散，而N型半导体、P型半导体的“工”字型设计可以大大延长热能的扩散时间，从而大大提高N型半导体、P型半导体温差发电效率。

在进行太阳能发电装置的姿态角度调节时，由传感头上的9个太阳能电池板分别接收对应方向上的太阳光线，由电压采集器分别采集各个太阳能电池板的电压，并由运算处理器根据各个电压值控制两根电动伸缩杆的伸缩长度，从而控制多个薄膜太阳能电池的朝向角度，运算处理器首先对各个面上的电压值进行大小排序，选择电压值最大的面作为朝向面，从而控制两根电动伸缩杆进行对应的伸缩控制。

本发明还提供了一种太阳能发电装置的制造方法，包括多个薄膜太阳能电池、M个N型半导体、M个P型半导体、导热底座、蓄电池单元、控制器单元、4M个温度传感器、水泵、N个电控阀门、N个水管、两根电动伸缩杆、一根支撑柱、一个控制箱、一根螺纹伸缩杆、一块支撑底板以及一个截顶棱锥形的传感头；其中，M≥6，N≥3，截顶棱锥形的锥面数≥6；

所述的N型半导体、P型半导体均呈“工”字型；

所述的N个水管的长度不相同，长度范围在5米到200米之间；

具体步骤为：

步骤1，所述的N型半导体和P型半导体间隔排列，并且相邻的N型半导体和P型半导体之间串联；所述的多个薄膜太阳能电池串联，然后与N型半导体和P型半导体串联，最后给蓄电池单元充电；

步骤2，N型半导体、P型半导体的上表面和下表面均设置温度传感器，温度传感器与控制器单元电连接；

步骤3，多个薄膜太阳能电池通过导热硅胶粘在N型半导体、P型半导体的上表面，并且薄膜太阳能电池与N型半导体、P型半导体的接触面绝缘；所述的导热底座的上表面通过导热硅胶粘在N型半导体、P型半导体的下表面；

步骤4，所述的N个水管均垂直于地面，并且埋于地面以下；所述的水管分别通过电控阀门连接水泵的进水口，水泵的出水口连接导热底座的进水口；所述的电控阀门的控制端均连接控制器单元的IO端口，同时控制器单元控制水泵的启动和停止；

步骤5，所述的导热底座呈方形，且内部设有储水空腔；在导热底座的下方设有与储水空腔相连通的进水口，在导热底座的顶部设有与储水空腔相连通的出水口；在储水空腔内且位于各个N型半导体和P型半导体对应位置处均设有一个喷淋头，各个喷淋头均与导热底座的进水口相连；

步骤6，所述的两根电动伸缩杆和一根支撑柱支撑于导热底座和支撑底板之间，且分别位于等边三角形的三个顶点处；电动伸缩杆的上下两端分别球形铰接在导热底座和支撑底板上；支撑柱的下端固定安装在支撑底板上，上端球形铰接在导热底座上；

步骤7，所述的螺纹伸缩杆竖直安装在控制箱上，传感头安装在螺纹伸缩杆的顶端；所述的传感头的截顶面以及各个锥面上均设有面积相等的太阳能电池板；

步骤8，所述的控制箱内设有电压采集器和运算处理器；传感头的各个太阳能电池板均与电压采集器的信号采集端相连；电压采集器的信号输出端与运算处理器的信号输入端相连；运算处理器的信号输出端与电动伸缩杆的控制端相连。

本发明还提供了一种太阳能发电装置的控制方法，包括多个薄膜太阳能电池、M个N型半导体、M个P型半导体、导热底座、蓄电池单元、控制器单元、4M个温度传感器、水泵、N个电控阀门、N个水管、两根电动伸缩杆、一根支撑柱、一个控制箱、一根螺纹伸缩杆、一块支撑底板以及一个截顶棱锥形的传感头；其中，M≥6，N≥3，截顶棱锥形的锥面数≥6；

所述的N型半导体、P型半导体均呈“工”字型；

所述的导热底座呈方形，且内部设有储水空腔；在导热底座的下方设有与储水空腔相连通的进水口，在导热底座的顶部设有与储水空腔相连通的出水口；在储水空腔内且位于各个N型半导体和P型半导体对应位置处均设有一个喷淋头，各个喷淋头均与导热底座的进水口相连；

所述的两根电动伸缩杆和一根支撑柱支撑于导热底座和支撑底板之间，且分别位于等边三角形的三个顶点处；电动伸缩杆的上下两端分别球形铰接在导热底座和支撑底板上；支撑柱的下端固定安装在支撑底板上，上端球形铰接在导热底座上；

所述的螺纹伸缩杆竖直安装在控制箱上，传感头安装在螺纹伸缩杆的顶端；所述的传感头的截顶面以及各个锥面上均设有面积相等的太阳能电池板；

所述的控制箱内设有电压采集器和运算处理器；传感头的各个太阳能电池板均与电压采集器的信号采集端相连；电压采集器的信号输出端与运算处理器的信号输入端相连；运算处理器的信号输出端与电动伸缩杆的控制端相连；

所述的N个水管的长度不相同，长度范围在5米到200米之间；

所述的N型半导体和P型半导体间隔排列，并且相邻的N型半导体和P型半导体之间串联；

所述的多个薄膜太阳能电池串联，然后与N型半导体和P型半导体串联，最后给蓄电池单元充电；

N型半导体、P型半导体的上表面和下表面均设置温度传感器，温度传感器与控制器单元电连接；

多个薄膜太阳能电池设置于N型半导体、P型半导体的上表面，并且薄膜太阳能电池与N型半导体、P型半导体的接触面绝缘；

所述的导热底座的上表面与N型半导体、P型半导体的下表面绝缘接触；

所述的N个水管均垂直于地面，并且设置于地面以下；

所述的水管分别通过电控阀门连接水泵的进水口，水泵的出水口连接导热底座的进水口；

所述的电控阀门的控制端均连接控制器单元的IO端口，同时控制器单元控制水泵的启动和停止；电控阀门的编号为i，i＝1，2，…，N；

具体控制方法为：

步骤1，控制器单元控制水泵启动，然后控制依次打开每个电控阀门5分钟，然后关闭该电控阀门；在每一个电控阀门打开的过程中，控制器单元将N型半导体、P型半导体的上表面的所有温度传感器采集的数值求和然后取平均值，记为Mi；控制器单元将N型半导体、P型半导体的下表面的所有温度传感器采集的数值求和然后取平均值，记为Ni；Mi与Ni作差取绝对值记为Xi，然后保存Xi；

步骤2，控制器单元控制打开max{Xi}所对应的电控阀门；

步骤3，电压采集器分别采集各个太阳能电池板的电压，并由运算处理器根据各个电压值控制两根电动伸缩杆的伸缩长度，从而控制多个薄膜太阳能电池的朝向角度。

本发明还提供了一种太阳能发电系统，包括多个太阳能发电装置；

所述的太阳能发电装置包括多个薄膜太阳能电池、M个N型半导体、M个P型半导体、导热底座、蓄电池单元、控制器单元、4M个温度传感器、水泵、N个电控阀门、N个水管、两根电动伸缩杆、一根支撑柱、一个控制箱、一根螺纹伸缩杆、一块支撑底板以及一个截顶棱锥形的传感头；其中，M≥6，N≥3，截顶棱锥形的锥面数≥6；

所述的N型半导体、P型半导体均呈“工”字型；

所述的导热底座呈方形，且内部设有储水空腔；在导热底座的下方设有与储水空腔相连通的进水口，在导热底座的顶部设有与储水空腔相连通的出水口；在储水空腔内且位于各个N型半导体和P型半导体对应位置处均设有一个喷淋头，各个喷淋头均与导热底座的进水口相连；

所述的两根电动伸缩杆和一根支撑柱支撑于导热底座和支撑底板之间，且分别位于等边三角形的三个顶点处；电动伸缩杆的上下两端分别球形铰接在导热底座和支撑底板上；支撑柱的下端固定安装在支撑底板上，上端球形铰接在导热底座上；

所述的螺纹伸缩杆竖直安装在控制箱上，传感头安装在螺纹伸缩杆的顶端；所述的传感头的截顶面以及各个锥面上均设有面积相等的太阳能电池板；

所述的控制箱内设有电压采集器和运算处理器；传感头的各个太阳能电池板均与电压采集器的信号采集端相连；电压采集器的信号输出端与运算处理器的信号输入端相连；运算处理器的信号输出端与电动伸缩杆的控制端相连；

所述的N个水管的长度不相同，长度范围在5米到200米之间；

所述的N型半导体和P型半导体间隔排列，并且相邻的N型半导体和P型半导体之间串联；

所述的多个薄膜太阳能电池串联，然后与N型半导体和P型半导体串联，最后给蓄电池单元充电；

多个薄膜太阳能电池设置于N型半导体、P型半导体的上表面，并且薄膜太阳能电池与N型半导体、P型半导体的接触面绝缘；

所述的导热底座的上表面与N型半导体、P型半导体的下表面绝缘接触；

N型半导体、P型半导体的上表面和下表面均设置温度传感器，温度传感器与控制器单元电连接；

所述的N个水管均垂直于地面，并且设置于地面以下；

所述的水管分别通过电控阀门连接水泵的进水口，水泵的出水口连接导热底座的进水口；

所述的电控阀门的控制端均连接控制器单元的IO端口，同时控制器单元控制水泵的启动和停止；

所有太阳能发电装置的蓄电池单元并联后通过DC/AC单元连接电网。

Claims (1)

1.一种太阳能发电装置，其特征在于：包括多个薄膜太阳能电池、M个N型半导体、M个P型半导体、导热底座、蓄电池单元、控制器单元、4M个温度传感器、水泵、N个电控阀门、N个水管、两根电动伸缩杆、一根支撑柱、一个控制箱、一根螺纹伸缩杆、一块支撑底板以及一个截顶棱锥形的传感头；其中，M≥6，N≥3，截顶棱锥形的锥面数≥6；

所述的N型半导体、P型半导体均呈“工”字型；

所述的导热底座呈方形，且内部设有储水空腔；在导热底座的下方设有与储水空腔相连通的进水口，在导热底座的顶部设有与储水空腔相连通的出水口；在储水空腔内且位于各个N型半导体和P型半导体对应位置处均设有一个喷淋头，各个喷淋头均与导热底座的进水口相连；

所述的两根电动伸缩杆和一根支撑柱支撑于导热底座和支撑底板之间，且分别位于等边三角形的三个顶点处；电动伸缩杆的上下两端分别球形铰接在导热底座和支撑底板上；支撑柱的下端固定安装在支撑底板上，上端球形铰接在导热底座上；

所述的螺纹伸缩杆竖直安装在控制箱上，传感头安装在螺纹伸缩杆的顶端；所述的传感头的截顶面以及各个锥面上均设有面积相等的太阳能电池板；

所述的控制箱内设有电压采集器和运算处理器；传感头的各个太阳能电池板均与电压采集器的信号采集端相连；电压采集器的信号输出端与运算处理器的信号输入端相连；运算处理器的信号输出端与电动伸缩杆的控制端相连；

所述的N个水管的长度不相同，长度范围在5米到200米之间；

所述的N型半导体和P型半导体间隔排列，并且相邻的N型半导体和P型半导体之间串联；

所述的多个薄膜太阳能电池串联，然后与N型半导体和P型半导体串联，最后给蓄电池单元充电；

多个薄膜太阳能电池设置于N型半导体、P型半导体的上表面，并且薄膜太阳能电池与N型半导体、P型半导体的接触面绝缘；

所述的导热底座的上表面与N型半导体、P型半导体的下表面绝缘接触；

N型半导体、P型半导体的上表面和下表面均设置温度传感器，温度传感器与控制器单元电连接；

所述的N个水管均垂直于地面，并且设置于地面以下；

所述的水管分别通过电控阀门连接水泵的进水口，水泵的出水口连接导热底座的进水口；

所述的电控阀门的控制端均连接控制器单元的IO端口，同时控制器单元控制水泵的启动和停止；

电控阀门的编号为i，i＝1，2，…，N；

具体控制方法为：

步骤1，控制器单元控制水泵启动，然后控制依次打开每个电控阀门5分钟，然后关闭该电控阀门；在每一个电控阀门打开的过程中，控制器单元将N型半导体、P型半导体的上表面的所有温度传感器采集的数值求和然后取平均值，记为Mi；控制器单元将N型半导体、P型半导体的下表面的所有温度传感器采集的数值求和然后取平均值，记为Ni；Mi与Ni作差取绝对值记为Xi，然后保存Xi；

步骤2，控制器单元控制打开max{Xi}所对应的电控阀门；

步骤3，电压采集器分别采集各个太阳能电池板的电压，并由运算处理器根据各个电压值控制两根电动伸缩杆的伸缩长度，从而控制多个薄膜太阳能电池的朝向角度。