TWI422438B - 太陽能電池板自動清潔系統和方法 - Google Patents

Description

太陽能電池板自動清潔系統和方法

本發明涉及一種自動清潔系統和方法，特別涉及一種對太陽能電池板進行自動清潔之太陽能電池板自動清潔系統和方法。

隨著能源危機之惡化和環保意識之加強，人們對潔淨能源之關注日益增強，而太陽能電池做為目前較為成熟之潔淨能源運用已成為能源領域之研究熱點。

太陽能電池係利用太陽能電池板將太陽輻射之光子通過半導體物質轉變為電能(請參見“Grown junction GaAs solar cell”,Shen,C.C.；Pearson,G.L.；Proceedings of the IEEE,Volume 64,Issue 3,March 1976 Page(s)：384-385)。太陽能電池板之光電轉換過程係指太陽輻射到太陽能電池板上之一部分光子與半導體之原子及價電子產生電子-空穴對。於該電子-空穴之作用下，半導體材料於P-N結附近形成光生伏打電動勢，只要在半導體材料之P型區和N型區焊上金屬導線便可利用該光生伏打電動勢對外供電。將該具有光生伏打電動勢之半導體材料串聯、並聯起來就形成了能輸出一定電壓和電流之太陽能電池板。

為了提高太陽能電池板接受光之效率，一般將其放置於高處並傾斜一定角度，不易清潔。而太陽能電池板長時間暴露於戶外環境 中，其上往往會堆積許多灰塵，造成接受光之效率大大降低。現有之太陽能電池板清潔裝置雖由機械結構驅動但仍需要人在地面定期對其進行操作控制以清潔太陽能電池板，然而此太陽能電池板清潔裝置無法對太陽能電池板表面之髒污程度進行即時之檢測和自動清潔，從而無法有效地保障太陽能電池板之使用效率。

有鑒於此，有必要提供一種可自動對太陽能電池板進行清潔之太陽能電池板自動清潔系統和方法。

一種太陽能電池板自動清潔系統，其包括：一太陽能電池板；一驅動裝置，用於提供驅動力，該驅動裝置包括設置於太陽能電池板兩側邊之滑槽，於每一側滑槽內至少設置有一個滑輪，以及至少一個驅動該滑輪之驅動馬達，該滑槽之兩端分別設置有一對次換向感測器，該驅動馬達與滑槽上該次換向感測器相對之一側設置有一主換向感測器；一清潔裝置，設置於該驅動裝置上並由驅動裝置帶動對太陽能電池板進行清潔。

該太陽能電池板自動清潔系統還包括：檢測裝置，用於檢測太陽能電池板是否需要清潔，並根據檢測結果控制該驅動裝置對太陽能電池板進行清潔。

一種太陽能電池板自動清潔方法，該方法包括如下步驟：提供一太陽能電池板自動清潔系統。

檢測裝置通過環境光敏感測器檢測外界環境之太陽光強度，通過透射光敏感測器檢測透過保護面板之太陽光強度，並求出外界環境太陽光強度和透過保護面板之太陽光強度之差值。

將檢測裝置檢測得到之太陽光強度差值與一設定之標準太陽光強度差值比較，若該檢測得到之太陽光強度差值大於標準太陽光強度差值則需要清潔太陽能電池板，若該檢測得到之太陽光強度差值小於標準太陽光強度差值則不需要清潔太陽能電池板。

若需要清潔太陽能電池板則檢測裝置向灑水裝置和驅動裝置發出執行訊號，使驅動裝置驅動清潔裝置對太陽能電池板進行清潔。

相較於先前技術，本發明所提供之太陽能電池板自動清潔系統和方法可及時地對太陽能電池板表面之髒污程度進行檢測和自動清潔，有效地保障了太陽能電池板之使用效率。

1、2‧‧‧太陽能電池板自動清潔系統

6‧‧‧檢測裝置

14‧‧‧太陽能電池板

8‧‧‧灑水裝置

10‧‧‧驅動裝置

12、24‧‧‧清潔裝置

16‧‧‧保護面板

17‧‧‧太陽能電池組

62‧‧‧環境光敏感測器

64‧‧‧透射光敏感測器

66‧‧‧比較分析模組

82‧‧‧導水管

84‧‧‧出水槽

102‧‧‧滑槽

104‧‧‧滑輪

106‧‧‧驅動馬達

108‧‧‧換向感測器

1021‧‧‧滑軌

1022‧‧‧側壁

1023‧‧‧擋板

1024‧‧‧擋板內側

108b‧‧‧主換向感測器

108a‧‧‧分換向感測器

122、241‧‧‧固持部

124、242‧‧‧刷洗件

1241‧‧‧滾軸

1242‧‧‧滾動刷

243‧‧‧彈性件

18‧‧‧訊號線

42‧‧‧時鐘發生器

44‧‧‧時間設定模組

46‧‧‧緩存寄存器

圖1為本發明第一實施方式所提供之太陽能電池板自動清潔系統結構示意圖。

圖2為圖1之太陽能電池板自動清潔系統正視圖。

圖3為本發明第二實施方式所提供之太陽能自動清潔系統之清潔裝置之結構示意圖。

圖4為本發明第一實施方式所提供之太陽能電池板自動清潔方法之流程圖。

圖5為本發明第三實施方式所提供之太陽能電池板自動清潔系統之結構示意圖。

圖6為本發明第三實施方式所提供之太陽能電池板自動清潔方法之流程圖。

請參閱圖1及圖2，其為本發明第一實施方式所提供之太陽能電池板自動清潔系統1之結構示意圖。該太陽能電池板自動清潔系統1包括一太陽能電池板14、一檢測裝置6、一灑水裝置8、一驅動裝置10和一清潔裝置12。

該太陽能電池板14包括一透明之保護面板16和被該保護面板16覆蓋保護之太陽能電池組17。該檢測裝置6用於檢測太陽能電池板14之保護面板16之髒污程度並根據檢測結果控制該灑水裝置8和驅動裝置10對太陽能電池板14進行清潔。該清潔裝置12由驅動裝置10帶動對太陽能電池板14進行清潔。

該檢測裝置6包括一安裝於太陽能電池板14之保護面板16外之環境光敏感測器62、一安裝於太陽能電池板之保護面板16下面之透射光敏感測器64和一分析比較模組66。該環境光敏感測器62不受任何遮擋，其用於直接檢測外界環境之太陽光強度，該透射光敏感測器64，用於感測太陽光穿過該保護面板16之後之光線強度。

該分析比較模組66用於將環境光敏感測器62和透射光敏感測器64所檢測到之太陽光強度進行比較從而做出是否需要清潔太陽能電池板14之判斷。保護面板16上之灰塵和污垢會影響其透射太陽光之能力，因此當保護面板16髒污時所透過之太陽光強度小於保護面板16潔淨時所透過之太陽光強度，從環境光敏感測器62和透射光敏感測器64所檢測之太陽光強度差值Y2便可推測出保護面板16之髒污程度。根據所期望達到之保護面板16潔淨標準在該分析比較模組66中對應設定一標準太陽光強度差值Y1，若所檢測到之太陽光強度差值Y2小於或等於該標準太陽光強度差值Y1則說明此時保護面板16之潔淨程度滿足預定之要求暫時無須進行清潔，若所 檢測到之太陽能光強度差值Y2大於該標準太陽光強度差值Y1則說明此時保護面板16之潔淨程度已無法滿足預定之要求，該分析比較模組66發出一執行訊號給灑水裝置8和驅動裝置10。

該灑水裝置8為一設置於太陽能電池板14頂端之輔助清潔裝置，其包括一導水管82，該導水管82開設有一出水槽84。灑水裝置8於接收到檢測裝置6之執行訊號後向太陽能電池板14內之保護面板16噴射清潔用水、清潔劑或清潔液，以配合清潔裝置12對保護面板16進行清潔。

該驅動裝置10包括分別設置於太陽能電池板14兩側邊之滑槽102、在該滑槽102內滑動之滑輪104、驅動該滑輪104運動之驅動馬達106以及分別設置於該滑槽102之兩端及驅動馬達106上之一組相互對應之換向感測器108。

該滑槽102包括一對與太陽能電池板14連接之滑軌1021、由滑軌1021外沿向上延伸而成之側壁1022以及於側壁1022上端向太陽能電池板14中心延伸之擋板1023。該滑軌1021之寬度略大於滑輪104之寬度，用於限制滑輪104之滑行軌跡。該側壁1022用於防止滑輪104向外側偏離。該擋板1023可遮擋住滑輪104和與之相連之驅動馬達106，防止灰塵及雜物落入滑軌1021中。擋板內側1024沿滑軌1021延伸方向之兩端及該馬達106上設置有一組相對應之換向感測器108，該換向感測器108包括主換向感測器108b和二個分換向感測器108a。該主換向感測器108b設置於驅動馬達106與該擋板1023相對之一側，該分換向感測器108a對應該主換向感測器108b分別設置於該擋板1023內側兩端。當驅動馬達106帶動清潔裝置12運行至太陽能電池板14兩端時擋板1023上之分換向感測 器108a和驅動馬達106之主換向感測器108b相對，驅動馬達106獲得一換向訊號使其改變轉動方向，帶動清潔裝置12往太陽能電池板14另一端運行。

該清潔裝置12包括連接於該驅動裝置10上之固持部122和安裝於固持部122上之刷洗件124。該固持部122設置於該兩個滑輪104之間，可隨兩個滑輪104之滾動而移動。該刷洗件124為一帶滾軸1241之滾動刷1242，該滾軸1241由安裝於固持部122內之馬達(圖中未標示)帶動。

請參閱圖3，其為本發明第二實施方式所提供之太陽能自動清潔系統之清潔裝置24之結構示意圖。該清潔裝置24之結構與第一實施方式所提供之清潔裝置12之結構基本相同，其區別在於清潔裝置24之刷洗件242不可滾動，該刷洗件242於固持部241內置之彈性件243按壓下緊貼著需要清潔之太陽能電池板(圖未示)。

請參閱圖4，其為本發明第一實施方式所提供之太陽能電池板自動清潔方法之流程圖，該第一實施方式之清潔方法包括如下步驟：

步驟S801，提供太陽能電池板自動清潔系統1。

步驟S802，即時檢測太陽能電池板14，該檢測裝置6之環境光敏感測器62和透射光敏感測器64分別即時地獲取外界環境之太陽光強度和透過太陽能電池板14之保護面板16之太陽光強度。

步驟S803，檢測裝置6判斷是否需要清潔，檢測裝置6之比較分析模組66將即時獲得之外界環境太陽光強度與該透射太陽光強度之差值Y2與設定之標準太陽光強度差值Y1進行比較。若該檢測得到 之太陽光強度差值Y2小於所設定之標準太陽光強度差值Y1則說明此時太陽能電池板14保護面板16之髒污程度已超過所設定之標準，該檢測裝置6對灑水裝置8和驅動裝置10發出執行訊號，使其對太陽能電池板14進行清潔。若所檢測得到之太陽光強度差值Y2大於所設定之標準太陽光強度值Y1則說明太陽能電池板14保護面板16之髒污程度還未超過所設定之標準，此時返回步驟S802繼續檢測太陽能電池板14。

步驟S804，清潔太陽能電池板14，該驅動裝置10於接收到檢測裝置6發出之執行訊號後驅動該清潔裝置12對太陽能電池板14之保護面板16進行清潔。該灑水裝置8於接收到執行訊號後向太陽能電池板14噴灑清潔用水、清潔劑或清潔液等，以配合清潔裝置12對太陽能電池板14進行清潔。

請參閱圖5，其為本發明第三實施方式所提供之太陽能電池板自動清潔系統2之結構示意圖。該第三實施方式所提供之太陽能電池板自動清潔系統2與第一實施方式所提供之太陽能電池板自動清潔系統1基本相同，其區別在於：該第三實施方式所提供之太陽能電池板自動清潔系統2進一步包括一時間控制器4。

該時間控制器4通過訊號線18與檢測裝置6、灑水裝置8和驅動裝置10相互電連接，其可根據所設定之時間值控制檢測裝置6對太陽能電池板14進行檢測或控制灑水裝置8、驅動裝置10對太陽能電池板14進行清潔。

該時間控制器4包括一時鐘訊號發生器42、一時間設定模組44和一緩存寄存器46。該時鐘訊號發生器42為一晶體震盪電路，其為整個系統提供準確之時間脈衝。

該時間設定模組44用於根據所設置之時間值協調系統工作，使用者於初次使用時根據當地時間設定系統工作之初始時間，使用者還可根據實際需要設定該太陽能電池板自動清潔系統2之定時檢測時刻TC、定時清潔時刻TW和每次清潔所持續之時間TL。該時間設定模組44不斷接收時鐘發生器42產生之時間脈衝，當所設定之定時檢測時刻TC之時間脈衝到來時該時間設定模組44向檢測裝置6發出一執行訊號，命令其對保護面板16進行檢測；當所設定之定時清潔時刻TW之時間脈衝到來時該時間設定模組44向驅動裝置10和灑水裝置8發出一執行訊號，命令其驅動該清潔裝置12對太陽能電池板14之保護面板16進行清潔。

當該驅動裝置10和灑水裝置8開始進行清潔工作時向時間設定模組44發出一計時訊號，時間設定模組44從接收到計時訊號開始對清潔工作進行計時。在經過所設定之清潔持續時間TL後計時結束，此時時間設定模組44向該驅動裝置10和灑水裝置8發出結束訊號以停止清潔工作。

該緩存寄存器46用於緩存時間設定模組44所設置之各種資料。

請參閱圖6，為本發明第三實施方式所提供之太陽能電池板自動清潔方法之流程圖，該第三實施方式之清潔方法包括如下步驟：

步驟S901，提供一太陽能電池板自動清潔系統2。

步驟S902，初始設定，根據當地時間在時間控制器4內設定系統之初始時間值。根據實際需要，於時間控制器4內設定定時檢測時刻TC、定時清潔時刻TW和每次清潔之持續時間TL。

步驟S903，獲取時鐘訊號，該時間控制器4包括一時鐘發生器42 和一時間設定模組44，該時間設定模組44不斷獲取時鐘發生器42所產生之系統時鐘訊號。

步驟S904，時間控制器4判斷是否為所設定之時刻，該時間設定模組44根據獲取之時鐘訊號判斷所設定之定時檢測時刻TC或定時清潔時刻TW是否到來。當定時檢測時刻TC到來時，時間設定模組44向檢測裝置6發出一執行訊號，當定時清潔時刻TW到來時，時間設定模組44向驅動裝置10和灑水裝置8發出一執行訊號。

步驟S905，檢測太陽能電池板14，該檢測裝置6包括一環境光敏感測器62、一透射光敏感測器64和一比較分析模組66，檢測裝置6於接收到時間設定模組44發出之執行訊號後打開該環境光敏感測器62和透射光敏感測器64對太陽能電池板14進行檢測

步驟S906，檢測裝置6判斷是否需要清潔，該檢測裝置6內之比較分析模組66把所獲得之環境光敏感測器62和透射光敏感測器64之太陽光強度差值Y2與設定之標準太陽光強度差值Y1進行比較，判斷是否需要對太陽能電池板14進行清潔。當判斷為太陽能電池板14需要清潔時該檢測裝置6向驅動裝置10和灑水裝置8發出一執行訊號，當判斷為不需要清潔時則返回步驟S903。

步驟S907，清潔太陽能電池板14，該驅動裝置10於接收到時間設定模組44或檢測裝置6發出之執行訊號後驅動該清潔裝置12對太陽能電池板14進行清潔。該灑水裝置8於接收到執行訊號後向太陽能電池板14進行噴清潔用水、清潔劑或清潔液等，以配合清潔裝置12對太陽能電池板14進行清潔。

該驅動裝置10和灑水裝置8於開始清潔工作時向時間設定模組44 發出一計時訊號，在經過所設定之清潔持續時間TL後時間設定模組44向驅動裝置10和灑水裝置8發出結束訊號以停止清潔動作。

與先前技術相比，本發明提供之太陽能電池板自動清潔系統和方法可及時地對太陽能電池板之保護面板進行檢測和清潔。不僅避免了人工清潔太陽能板所帶來之危險和不便，還能根據太陽能電池板之髒污程度合理有效地進行清潔。

綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

2‧‧‧太陽能電池板自動清潔系統

4‧‧‧時間控制器

6‧‧‧檢測裝置

14‧‧‧太陽能電池板

8‧‧‧灑水裝置

10‧‧‧驅動裝置

12‧‧‧清潔裝置

16‧‧‧保護面板

17‧‧‧太陽能電池組

62‧‧‧環境光敏感測器

64‧‧‧透射光敏感測器

66‧‧‧比較分析模組

82‧‧‧導水管

84‧‧‧出水槽

18‧‧‧訊號線

42‧‧‧時鐘發生器

44‧‧‧時間設定模組

46‧‧‧緩存寄存器

Claims (9)

1. 一種太陽能電池板自動清潔系統，該系統包括：太陽能電池板，其包括一透明之保護面板和被保護面板所覆蓋保護之太陽能電池組；清潔裝置，設置於所述保護面板上，用於清潔保護面板；驅動裝置，用於驅動所述清潔裝置，該驅動裝置包括設置於太陽能電池板兩側邊之滑槽，於每一側滑槽內至少設置有一個滑輪，以及至少一個驅動該滑輪之驅動馬達，該滑槽之兩端分別設置有一對次換向感測器，該驅動馬達與滑槽上該次換向感測器相對之一側設置有一主換向感測器；其中：所述太陽能電池板自動清潔系統還包括：檢測裝置，用於檢測太陽能電池板是否需要清潔，並根據檢測結果控制驅動裝置驅動所述清潔裝置對太陽能電池板進行清潔。
2. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池板自動清潔系統，其中：該太陽能電池板自動清潔系統還包括一灑水裝置，該灑水裝置用於向太陽能電池板表面噴灑清潔用水、清潔劑或清潔液，以配合清潔裝置對太陽能電池板進行清潔。
3. 如申請專利範圍第2項所述之太陽能電池板自動清潔系統，其中：該灑水裝置包括一導水管，該導水管包括一出水槽。
4. 如申請專利範圍第3項所述之太陽能電池板自動清潔系統，其中：該太陽能電池板自動清潔系統還包括一時間控制器，該時間控制器通過訊號線與檢測裝置、灑水裝置和驅動裝置 相互電連接，用於根據所設定之時間值分別控制該檢測裝置、灑水裝置和驅動裝置對太陽能電池板進行檢測和清潔。
5. 如申請專利範圍第4項所述之太陽能電池板自動清潔系統，其中：該時間控制器包括：時鐘訊號發生器，向所述清潔控制器和檢測裝置提供時鐘訊號；時間設定模組，用於根據所設置之時間值協調系統工作；緩存寄存器，用於緩存時間設定模組所設置資料。
6. 如申請專利範圍第1至5任意一項所述之太陽能電池板自動清潔系統，其中：該檢測裝置包括：環境光敏感測器，設置於太陽能電池板之保護面板外，其用於檢測外界環境之太陽光強度；透射光敏感測器，設置於太陽能電池板之保護面板下，其用於檢測透過項所述之保護面板之太陽光強度；分析比較模組，其用於將環境光敏感測器和透射光敏感測器所感測到之太陽光強度差值與預先設定之標準太陽光強度值相比較，從而判斷是否需要對太陽能電池板進行清潔。
7. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池板自動清潔系統，其中：該清潔裝置包括一連接在該驅動裝置上之固持部和安裝於固持部上之刷洗件。
8. 如申請專利範圍第7項所述之太陽能電池板自動清潔系統，其中：該刷洗件為一帶滾軸之滾動刷，該滾軸由安裝於固持部內之馬達帶動。
9. 如申請專利範圍第7項所述之太陽能電池板自動清潔系統，其中：該刷洗件為一不可滾動之刷子，該刷子於固持部內置 彈性件之按壓下緊貼著需要清潔之太陽能電池板表面。