專利名稱：一種智能聚光太陽能電池單體模組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種以聚光方式發(fā)電的具有自動跟蹤陽光的智能太陽能電 池單體模組。
背景技術(shù)：
隨著社會的發(fā)展，能源問題日益成為全世界各國必須面對的首要問題。在 石油，天然氣等不可再生資源日益枯竭的今天，更加環(huán)保，更加清潔的太陽能 資源得到了越來越廣泛的利用。但是如何提高太陽能的利用率，使其更有效的， 更方便的，更便宜地被利用的問題也日益突出。
目前普遍采用的大面積多個體聚光或非聚光太陽能電池板，存在著諸多不 足首先大面積多個體聚光太陽能電池板的聚光鏡是一體的，因此對于每個芯 片的聚焦?fàn)顟B(tài)不可能都一樣，所以每個芯片的輸出電能的效率將不一樣，不能 充分發(fā)揮芯片的輸出功率，而且隨著使用時間的增加聚光鏡和結(jié)構(gòu)零件將發(fā)生 形變，這樣聚焦?fàn)顟B(tài)將發(fā)生更大的變化，將更加劇了芯片輸出功率的下降；其 次因為產(chǎn)品的面積大因此其抗風(fēng)能力差，在強風(fēng)下易損壞；再者因為產(chǎn)品的面 積大所以安裝和維修都不方便，因此對安裝地點和位置要求較高，而且必須用 較大的吊裝設(shè)備來安裝，維修則必須由專業(yè)人員進行還需要專用的設(shè)備；還有 因為體積大，則用于跟蹤的驅(qū)動能耗也較大。綜上所述因此它們的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?受到限制，售后服務(wù)的成本也較高。

發(fā)明內(nèi)容
為了提高單位面積的發(fā)電效率，降低太陽能電池的生產(chǎn)成本和發(fā)電的成本，充分發(fā)揮每個電池模組的光電轉(zhuǎn)化效率，提升對不同外界環(huán)境的適應(yīng)能力，本 發(fā)明提供了 一種智能聚光太陽能電池單體模組。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是 一種智能聚光太陽能電池單 體模組，具有透鏡框，在透鏡框內(nèi)密封嵌裝有菲涅爾透鏡，在菲涅爾透鏡后方 設(shè)置有密封罩，在密封罩的后方設(shè)置有表面封裝太陽能電池半導(dǎo)體芯片的芯片 底座，芯片底座與設(shè)置在后方的散熱器固定連接，在密封罩的下方設(shè)置有模組底 座。芯片底座的作用主要是固定電池芯片并與散熱器連接，散熱器的作用是將 由于強烈的聚光太陽能照在電池半導(dǎo)體芯片上沒有轉(zhuǎn)換成電能的熱量散掉，使 芯片處于正常溫度下，以保證芯片的最佳光電轉(zhuǎn)換效率。
在太陽能電池半導(dǎo)體芯片的前方設(shè)置有一個可使太陽能電池半導(dǎo)體芯片獲 得最佳光電轉(zhuǎn)換比率的光斑自動調(diào)整系統(tǒng)，在密封罩和模組底座之間設(shè)置有一 套驅(qū)動電池模組跟隨太陽水平運動的水平旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)和一套驅(qū)動電池模組跟 隨太陽俯仰運動的俯仰旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)，在模組底座上設(shè)置有用于控制光斑自動 調(diào)整系統(tǒng)、水平旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)和俯仰旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)的智能系統(tǒng)控制芯片。太陽 能電池半導(dǎo)體芯片及底座和密封罩密封成一個整體，該整體與光斑自動調(diào)整系 統(tǒng)、水平旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)和俯仰旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)連接起來，這樣將形成三維(光斑自 動調(diào)整、水平旋轉(zhuǎn)、俯仰旋轉(zhuǎn))陽光跟蹤系統(tǒng)，根據(jù)一系列參數(shù)識別由智能系統(tǒng) 控制芯片發(fā)出指令給相應(yīng)的系統(tǒng)，從而保證隨著①太陽水平(地球經(jīng)度方向)和 ②俯仰(地球緯度方向)的位置變化時，以及(D菲涅爾透鏡應(yīng)表面因時間和溫度 及自然風(fēng)力壓強變化而引起的焦距漂移和④太陽的光強發(fā)生變化時可使太陽能 電池半導(dǎo)體芯片獲得最佳光電轉(zhuǎn)換比率時，而移動三維陽光跟蹤系統(tǒng)使本智能 聚光太陽能電池單體模組輸出最高的發(fā)電功率。
為了對密封罩及太陽能電池半導(dǎo)體芯片進行有效防護，進一步地在密封 罩、光斑自動調(diào)整系統(tǒng)和芯片底座的外部設(shè)置有外殼，而散熱器露于外殼外以保證良好的散熱效果。
為了提高智能系統(tǒng)控制芯片對菲涅爾透鏡進行調(diào)整的效率，進一步地在 透鏡框上設(shè)置有用于根據(jù)太陽光線強度和太陽方位控制跟蹤陽光的光照強度和 入射角度的光照識別系統(tǒng)。這樣，使智能系統(tǒng)控制芯片對菲涅爾透鏡的調(diào)整的 信息來源不僅可以通過太陽能電池半導(dǎo)體芯片進行光強和功率信息的反饋，而 且另外可以通過光照識別系統(tǒng)進行光強和入射角信息反饋。
進了增強模組的抗風(fēng)能力，進一步地在透鏡框上設(shè)置有用于根據(jù)風(fēng)向和 風(fēng)力強度來保護電池單體模組在惡劣自然環(huán)境中不被損壞的風(fēng)向和風(fēng)力識別系 統(tǒng)。風(fēng)向和風(fēng)力識別系統(tǒng)將接收到的風(fēng)力數(shù)據(jù)反饋至智能系統(tǒng)控制芯片，再由 智能系統(tǒng)控制芯片控制水平旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)和俯仰旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)使電池模組偏轉(zhuǎn) 合適角度，減小迎風(fēng)面，減弱風(fēng)對模組影響。
為了避免太陽能電池半導(dǎo)體芯片由于在強烈的聚光太陽能照射下芯片上沒 有轉(zhuǎn)換成電能的熱量使芯片的溫升過高，進一步地在芯片底座上設(shè)置有使太 陽能電池半導(dǎo)體芯片處于正常溫度下以保證太陽能電池半導(dǎo)體芯片具有最佳光 電轉(zhuǎn)換效率的芯片溫度控制系統(tǒng)。
為了控制模組的調(diào)整幅度，防止相鄰模組在轉(zhuǎn)動過程中發(fā)生碰擦，進一步 地在水平旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)和俯仰旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)旁側(cè)設(shè)置有水平和俯仰限位裝置。
為了平穩(wěn)放置電池模組，再進一步地在水平旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)的下方設(shè)置有 模組底座。
與其他形式的太陽能電池相比，聚光太陽能電池的發(fā)電效率要高。通過聚 光方式，可以使其在較小的半導(dǎo)體芯片上產(chǎn)生相同的發(fā)電量。這樣可以大大地 降低太陽能電池的制作成本，進而大幅度降低太陽能電池的發(fā)電的成本和使用 成本，而且減少了單位發(fā)電量所用稀有半導(dǎo)體材料的數(shù)量。本智能太陽能電池單 體模組秉承了聚光太陽能電池的一切優(yōu)點，同時克服了其他聚光太陽能電池的缺點，如與其他聚光太陽能電池相比，本智能太陽能電池單體模組的結(jié)構(gòu)簡單， 可以單獨成為供電裝置，也可以若干單體模組相聯(lián)，形成較大規(guī)模的供電裝置。 單個單體的損害不會影響到整個供電裝置的運行。每個智能太陽能電池單體模 組的聚焦光斑都可自動調(diào)整到最佳位置，而其他聚光太陽能電池一般是十幾個 單元在一起，不可能將每個電池都調(diào)到最佳，更不可能自動調(diào)整，再者其相對 體積較大安裝和維修必須專業(yè)人員和用大型吊裝設(shè)備才能進行，而且由于相對 體積較大所以其風(fēng)阻也相對較大，為了能在大風(fēng)條件下工作或保證設(shè)備安全性， 必須加固其安裝支架等結(jié)構(gòu)部件，這樣不但相對增加了結(jié)構(gòu)件成本及安裝和維 修成本，而且給整體設(shè)備的使用、安裝環(huán)境提出了較高的要求和限制，也增加 了跟蹤系統(tǒng)的能耗。本智能太陽能電池單體模組克服了上述所有缺點，大大方 便了用戶的選擇，拓寬了太陽能發(fā)電的應(yīng)用領(lǐng)域，降低了太陽能發(fā)電的成本， 使千家萬戶普通百姓用上太陽能發(fā)電設(shè)備成為可能，也將使國民經(jīng)濟各個領(lǐng)域 大幅度提高使用潔凈、環(huán)保、取之不盡用之不竭的太陽能的比例成為可能。


下面結(jié)合附圖和實施對本發(fā)明進一步說明。 圖1是本發(fā)明外部整體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本發(fā)明水平和俯仰雙向轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是本發(fā)明模組底座結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5是本發(fā)明的側(cè)面外部結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6是本發(fā)明的俯視外部結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中l(wèi).透鏡框2.菲涅爾透鏡3.密封罩4.自動調(diào)整系統(tǒng)5.太陽能電池半導(dǎo)體芯片6.芯片底座7.散熱器8.水平旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)9.俯仰旋轉(zhuǎn)驅(qū)動 系統(tǒng)IO.俯仰限位裝置11.外殼12.光照識別系統(tǒng)13.風(fēng)力識別系統(tǒng)14. 芯片溫度控制系統(tǒng)15.智能系統(tǒng)控制芯片16.模組底座。
具體實施例方式
如圖1至圖6所示的一種智能聚光太陽能電池單體模組，具有透鏡框l，在 透鏡框l內(nèi)密封嵌裝有菲涅爾透鏡2，在菲涅爾透鏡2后方設(shè)置有密封罩3，在 密封罩3的后方設(shè)置有表面封裝太陽能電池半導(dǎo)體芯片5的芯片底座6，芯片底 座6與設(shè)置在后方的散熱器7固定連接，在密封罩3的下方設(shè)置有模組底座16， 在太陽能電池半導(dǎo)體芯片5的前方設(shè)置有一個可使太陽能電池半導(dǎo)體芯片5獲 得最佳光電轉(zhuǎn)換比率的光斑自動調(diào)整系統(tǒng)4，在密封罩3和模組底座16之間設(shè) 置有一套驅(qū)動電池模組跟隨太陽水平運動的水平旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)8和一套驅(qū)動電 池模組跟隨太陽俯仰運動的俯仰旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)9，在芯片底座6上設(shè)置有用于控 制光斑自動調(diào)整系統(tǒng)4、水平旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)8和俯仰旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)9的智能系統(tǒng) 控制芯片15，在密封罩3和芯片底座6的外部設(shè)置有外殼11。在透鏡框l上設(shè) 置有用于根據(jù)太陽光線強度和太陽方位控制跟蹤陽光的光照強度和光線入射角 度的光照識別系統(tǒng)12，和用于根據(jù)風(fēng)向和風(fēng)力強度來保護電池單體模組在惡劣 自然環(huán)境中不被損壞的風(fēng)向和風(fēng)力識別系統(tǒng)13。在芯片底座6上設(shè)置有使太陽 能電池半導(dǎo)體芯片5處于正常溫度下以保證太陽能電池半導(dǎo)體芯片5具有最佳 光電轉(zhuǎn)換效率的芯片溫度控制系統(tǒng)14。在水平旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)8和俯仰旋轉(zhuǎn)驅(qū)動 系統(tǒng)9旁側(cè)設(shè)置有水平和俯仰限位裝置10。綜上可以看出，智能系統(tǒng)控制芯片 15為本發(fā)明的控制中樞，具有以下功能:①自檢功能；②數(shù)據(jù)控制采集傳輸功能 (包括:光強角度信號、風(fēng)向風(fēng)速信號、芯片溫度信號、芯片輸出功率信號)；◎ 水平旋轉(zhuǎn)和俯仰旋轉(zhuǎn)驅(qū)動功能；④輸出電壓可調(diào)功能；⑤輸出功率補償功能； ⑥整體狀態(tài)顯示功能。
權(quán)利要求
1.一種智能聚光太陽能電池單體模組，具有透鏡框(1)，在透鏡框(1)內(nèi)密封嵌裝有菲涅爾透鏡(2)，在菲涅爾透鏡(2)后方設(shè)置有密封罩(3)，在密封罩(3)的后方設(shè)置有表面封裝太陽能電池半導(dǎo)體芯片(5)的芯片底座(6)，芯片底座(6)與設(shè)置在后方的散熱器(7)固定連接，在密封罩(3)的下方設(shè)置有模組底座(16)，其特征是在太陽能電池半導(dǎo)體芯片(5)的前方設(shè)置有一個可使太陽能電池半導(dǎo)體芯片(5)獲得最佳光電轉(zhuǎn)換效率的光斑自動調(diào)整系統(tǒng)(4)，在密封罩(3)和模組底座(16)之間設(shè)置有一套驅(qū)動電池模組跟隨太陽水平運動的水平旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)(8)和一套驅(qū)動電池模組跟隨太陽俯仰運動的俯仰旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)(9)，在模組底座(16)上設(shè)置有用于控制光斑自動調(diào)整系統(tǒng)(4)、水平旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)(8)和俯仰旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)(9)的智能系統(tǒng)控制芯片(15)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的智能聚光太陽能電池單體模組，其特征是在密 封罩(3)和芯片底座(6)的外部設(shè)置有外殼(11)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的智能聚光太陽能電池單體模組，其特征是在透 鏡框(1)上設(shè)置有用于根據(jù)太陽光線強度和太陽方位控制跟蹤陽光的光照強度 和光線入射角度的光照識別系統(tǒng)(12)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的智能聚光太陽能電池單體模組，其特征是在透 鏡框(1)上設(shè)置有用于根據(jù)風(fēng)向和風(fēng)力強度來保護電池單體模組在惡劣自然環(huán) 境中不被損壞的風(fēng)向和風(fēng)力識別系統(tǒng)(13)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的智能聚光太陽能電池單體模組，其特征是在芯片底座(6)上設(shè)置有使太陽能電池半導(dǎo)體芯片(5)處于正常溫度下以保證太 陽能電池半導(dǎo)體芯片(5)具有最佳光電轉(zhuǎn)換效率的芯片溫度控制系統(tǒng)(14)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的智能聚光太陽能電池單體模組，其特征是在水平旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)(8)和俯仰旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)(9)旁側(cè)設(shè)置有水平和俯仰限位裝 置(10)。
7.根據(jù)權(quán)利要求l所述的智能聚光太陽能電池單體模組，其特征是所述 水平旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)(8)的最大偏轉(zhuǎn)角a為120° ，俯仰旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)(9)的最 大偏轉(zhuǎn)角e為90。。
全文摘要
本發(fā)明涉及的是一種以聚光方式發(fā)電的具有自動跟蹤陽光的智能太陽能電池單體模組。在太陽能電池半導(dǎo)體芯片的前方設(shè)置有一個可使太陽能電池半導(dǎo)體芯片獲得最佳光電轉(zhuǎn)換效率的光斑自動調(diào)整系統(tǒng)，在密封罩和模組底座之間設(shè)置有一套驅(qū)動電池模組跟隨太陽水平運動的水平旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)和一套驅(qū)動電池模組跟隨太陽俯仰運動的俯仰旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)。本發(fā)明實現(xiàn)了單體模組的獨立三維跟蹤，結(jié)構(gòu)簡單、發(fā)電效率高、維護方便、適用范圍廣。
文檔編號H01L31/052GK101409521SQ20081019511
公開日2009年4月15日 申請日期2008年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月30日
發(fā)明者楊永健, 毛衛(wèi)成, 旭 王, 琦 趙 申請人:王 旭;毛衛(wèi)成;趙 琦