CN113926799A - 一种高效耐久光伏板自洁膜系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效耐久光伏板自洁膜系统，包括带有直线均匀等格分布用于产生电场波的N相电极以及控制N相电源开关的相位自动控制及转换器，所述相位自动控制及转换器分别与N相电源以及N相电极电路连接，所述N相电极的形状为网格状并设置于透明薄膜或玻璃内，所述N相电极包括导电丝以及与导电丝连接的接线单元，所述导电丝采用金属导线或高分子有机纤维材料，所述相位自动控制及转换器控制导电丝通电时的不同相位的电位差产生电场波；本发明能够在电力和水等基础设施条件薄弱的地区的光伏发电系统推进中，节省清洁水成本以及人力资源成本。

Description

一种高效耐久光伏板自洁膜系统

技术领域

本发明涉及光伏板自洁技术领域，具体涉及一种高效耐久光伏板自洁膜系统。

背景技术

随着世界范围环保意识的提高，各国政府都在为经济可持续发展的目标积极推广绿色能源。其中光伏因其具有无污染，可再生，范围广等显著特点逐渐被世界各国所重视。而发电最适合区正于沙尘暴多发地区，这些地区的光伏发电系统，从太阳辐射强、雨量少以及土地有效利用的角度考虑，往往建在基础设施设备本身脆弱的沙漠及其周边地区，但是，在这些地区，太阳能面板的表面容易被尘沙等污染，造成发电效率降低，再者，维护需要投入极大的成本，而且存在清洗光伏面板表面尘沙的清洗用水得不到保障。

1.申请号为CN102688873A的太阳能电池板除尘方法，其公开了利用驻波振动激励装置设置在光伏板背面，通过高频振动去除沙尘。若是光伏面板背面配上该装置，开启日久后容易造成光伏面板内配线断裂，造成光伏面板自毁。

2.申请号为CN109967451A的一种光伏电池自清洁系统及方法，其公开了利用电场对沙尘进行去除；但所用导电材料为ITO或石墨烯导电体，并运用振动电机进行振动，这样的去尘系统耐久性低，导电体材质的局限性决定其耐久性差，容易断裂，造成除尘功能的失效；且使用ITO或石墨烯导电体会影响透光率。

因此，现亟需一种能够少占用水资源，少维护成本以及高耐久的光伏发电面板清洁技术。

发明内容

为此，本发明一种高效耐久光伏板自洁膜系统，克服了现有技术的缺陷。

为解决上述技术问题，本发明提供了包括用于产生电场波的N相电极、控制N相电源开关的相位自动控制及转换器，所述相位自动控制及转换器分别与N相电源以及N相电极电路连接；

所述N相电极设置于透明膜内，所述N相电极呈网格状分布，所述N相电极包括采用高分子有机纤维材料的导电丝以及与导电丝连接的接线单元，所述导电丝的直径为0.01mm～2mm，所述N相电极的网眼尺寸为0.01cm×0.01cm～10.0cm×10.0cm；

在所述自洁膜系统进行除尘时，所述相位自动控制及转换器控制导电丝通电，利用导电丝通电时的不同相位的电位差产生电场波，待产生电场波后，利用电场波夹带尘沙移出光伏板表面。

作为本发明的一种优选方式，所述N≥3且N为正整数。

作为本发明的一种优选方式，所述导电丝拉伸强度为300MPa～2000MPa。

作为本发明的一种优选方式，所述导电丝拉伸强度为1000MPa～1500MPa。

作为本发明的一种优选方式，所述导电丝的耐曲绕性为1万次～100万次。

作为本发明的一种优选方式，所述导电丝的耐曲绕性为10万次～30万次。

作为本发明的一种优选方式，所述N相电极的网眼尺寸为0.1cm×0.1cm～10.0cm×10.0cm。

作为本发明的一种优选方式，所述N相电极的网眼尺寸为0.5cm×0.5cm～5cm×5cm。

作为本发明的一种优选方式，所述导电丝直径为0.01mm～1mm。

作为本发明的一种优选方式，所述导电丝通过以下步骤制备获得：

S1、利用超临界二氧化碳流体与高分子纤维材料接触，使高分子纤维材料膨胀；

S2、将有机金属络合物嵌入所述高分子纤维材料膨胀后产生的间隙中；

S3、通过无电解镀膜处理在高分子纤维材料表面形成密接的金属涂层。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

1.所述自洁膜系统通过控制网格内导电丝通电时的不同相位的电位差，产生一定频率的电场波，电场波夹带尘沙，然后将尘沙高速高效移出光伏表面，避免了清洗光伏面板所占用的水资源。

2.通过采用高分子有机纤维制成的导电丝，可以增加导电丝的高耐曲绕性，提高自洁膜的高透光率，同时减少导电丝断裂问题，以减少维护成本，。

3.通过使用采用高分子有机纤维制成极细的导电丝，还能够减少多余的电能消耗。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明的N相电极的结构示意图。

图2是本发明的N相电极的侧视示意图。

图3是本发明的导电丝的制作流程图。

说明书附图标记说明：1、导电丝，2、N相电源，3、相位自动控制及转换器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“包括”意图在于覆盖不排他的包含，例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备，没有限定于已列出的步骤或单元而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。

参照图1-3所示，本发明一种高效耐久光伏板自洁膜系统的实施例，包括带有直线均匀等格分布且用于产生电场波的N相电极、控制N相电源2开关的相位自动控制及转换器3，所述N相电源2通过所述相位自动控制及转换器3与所述N相电极电路连接；

所述N相电极设置于透明膜内，所述N相电极呈网格状分布，所述N相电极包括采用高分子有机纤维材料的导电丝1以及与导电丝1连接的接线单元，所述导电丝1的直径为0.01mm～2mm，所述N相电极的网眼尺寸为0.01cm×0.01cm～10.0cm×10.0cm；

其中，所述N相电极呈网格状分布于透明薄膜或玻璃内，然后所述透明薄膜或玻璃覆盖于光伏表层，也可生产光伏板时进行一体化加工生产；利用网格状设计提高电场波密度，有利于提升除沙尘的效率，且避免形成电场死角，造成沙尘残留。

其中，本申请的自洁膜可制作成柔性，即柔性高分子薄膜夹层结构，也可制作成硬质，即硬质高分子板材夹层结构；通过控制N相电极网格内导电丝1通电时的不同相位的电位差，从而产生设定频率的电场波，电场波将尘沙高频振动按照设定的方向移动出光伏板表面。

其中，所述导电丝1为基于有机无机复合技术的导电丝1，其功能体现在以下：

1.高耐曲绕性，高透光率：密集导线布置时，自洁膜也需同时维持高透光。这要求控制导线细度及高耐曲绕性，以防止制作时导线断线无法实现功效，且能够抵御运作时的高频振动。

2.利用电场对光伏板表面所积沙尘进行排除：通过对导线表层电场的有序调控，调节产生的电场力，尽而有序排除积累的沙尘；这种方式可节省人工费且高效去尘，不伤害光伏表层。

3.低耗能：采用本电极导线，控制所走电量，以避免消耗多余电能，维持光伏原有发电量。

其中，导电丝采用网格状设计：可提高电场波密度，有利于高效除沙尘。且对已有几个专利分析来看，使用电场法的，通常采用回字型，同心圆型，川字型电极分布；该分布法容易形成电场死角，造成沙尘残留问题，影响光伏发电效率；本自洁膜设计的网格状电极，可以克服已有设计缺陷，提高除尘率的同时提高去除功效，缩短除尘时间。

优选的，所述N≥3且N为正整数。

其中，所述N相电极主要利用3相电位差进行控制，但不仅限于3相，可以10相以上50相以下。

优选的，所述导电丝1拉伸强度为300MPa～2000MPa；所述导电丝1更适合的拉伸强度为1000MPa～1500MPa。

其中，所述导电丝1最适合的拉伸强度为1200MPa。

优选的，所述导电丝1的耐曲绕性为1万次～100万次；所述导电丝1更适合的耐曲绕性为10万次～30万次；

其中，所述导电丝1最适合的耐曲绕性为25万次。

优选的，所述N相电极的网眼尺寸为0.01cm×0.01cm～5.0cm×5.0cm分布；所述N相电极适合的网眼尺寸为0.1cm×0.1cm～5cm×5cm分布。

其中，所述N相电极更适合的网眼尺寸为0.1cm×0.1cm～1.0cm×1.0cm分布。

其中，所述N相电极最适合网眼尺寸为0.3cm×0.3cm～0.5cm×0.5cm分布。

其中，所述导电丝1的主体为高分子有机纤维，包括但不仅限于聚酰胺纤维，聚酯纤维，聚丙烯纤维，聚乙烯纤维，碳纤维，芳纶纤维，聚对苯并二恶唑纤维，聚苯乙烯纤维，氨纶纤维，其表面覆盖导电层为金属，所述金属包括但不仅限于铜，镍，铝，银等，或合金。

优选的，所述导电丝通过以下步骤制备获得：

S1、利用超临界二氧化碳流体与高分子纤维材料接触，使高分子纤维材料膨胀；

S2、将有机金属络合物嵌入由高分子纤维材料膨胀产生的间隙中，以进行锚定；

S3、通过镀膜处理为高分子纤维材料表面进行无电解镀膜金属涂层。

其中，所述有机金属络合物为含有但不仅限于铜或银等导电金属的有机络合物。

其中，由于现有技术中的导电纤维，一般以聚酯为芯线外包铜或银，镍；该类导电纤维，虽然能提供良好导电性，但在制作时，需要纤维表面刻蚀后镀膜，才可提供可靠的金属密接性，从而导致导线的抗拉伸强度普遍不高。

因此，本申请中的所述导电丝1采用超临界二氧化碳注入技术替代电镀前处理工艺；利用超临界二氧化碳流体的高扩散性和高渗透性，将有机金属络合物高效注入到高性能纤维材料内，在对其进行活性化处理后，进行无电解镀膜；当超临界流体与高分子纤维材料接触时，使高分子纤维材料膨胀，使有机金属络合物能嵌入由膨胀产生的间隙中，从而起到良好的锚定效果，再通过之后的镀膜处理可以形成与材料表面密接性高的金属涂层。由此制作的电极导电丝1，不仅具有无机金属的优良导电效果，还可兼具有机纤维的高耐曲绕性曲，抗拉伸优点。

其中，由于使用超临界流体，可以通过反复加压和减压循环使用流体，所以不会产生传统镀膜预处理中的废液排放及废水处理，此外该工艺生产效率高，制作的电极导电丝1可靠性及安全性高。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种高效耐久光伏板自洁膜系统，包括用于产生电场波的N相电极以及控制N相电源开关的相位自动控制及转换器，所述相位自动控制及转换器分别与N相电源以及N相电极电路连接，其特征在于：

所述N相电极设置于透明膜内，所述N相电极呈网格状分布，所述N相电极包括采用高分子有机纤维材料的导电丝以及与导电丝连接的接线单元，所述导电丝的直径为0.01mm～2mm，所述N相电极的网眼尺寸为0.01cm×0.01cm～10.0cm×10.0cm；

在所述自洁膜系统进行除尘时，所述相位自动控制及转换器控制导电丝通电，利用导电丝通电时的不同相位的电位差产生电场波，待产生电场波后，利用电场波将夹带的尘沙振动移出光伏板表面。

2.根据权利要求1所述的一种高效耐久光伏板自洁膜系统，其特征在于，N≥3且N为正整数。

3.根据权利要求1所述的一种高效耐久光伏板自洁膜系统，其特征在于，所述导电丝拉伸强度为300MPa～2000MPa。

4.根据权利要求3所述的一种高效耐久光伏板自洁膜系统，其特征在于，所述导电丝拉伸强度为1000MPa～1500MPa。

5.根据权利要求1所述的一种高效耐久光伏板自洁膜系统，其特征在于，所述导电丝的耐曲绕性为1万次～100万次。

6.根据权利要求5所述的一种高效耐久光伏板自洁膜系统，其特征在于，所述导电丝的耐曲绕性为10万次～30万次。

7.根据权利要求1所述的一种高效耐久光伏板自洁膜系统，其特征在于，所述N相电极的网眼尺寸为0.1cm×0.1cm～10.0cm×10.0cm。

8.根据权利要求7所述的一种高效耐久光伏板自洁膜系统，其特征在于，所述N相电极的网眼尺寸为0.5cm×0.5cm～5cm×5cm。

9.根据权利要求8所述的一种高效耐久光伏板自洁膜系统，其特征在于，所述导电丝直径为0.01mm～1mm。

10.根据权利要求1所述的一种高效耐久光伏板自洁膜系统，其特征在于，所述导电丝通过以下步骤制备获得：

S1、利用超临界二氧化碳流体与高分子纤维材料接触，使高分子纤维材料膨胀；

S2、将有机金属络合物嵌入所述高分子纤维材料膨胀后产生的间隙中；

S3、通过无电解镀膜处理在高分子纤维材料表面形成密接的金属涂层。

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