專利名稱：太陽能電池板除塵方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種太陽能電池板除塵方法。
背景技術(shù)：
太陽能電池板在使用一段時間后，灰塵會積聚在其感光面上，降低電池板的供電能力。在一些缺少雨水的地方以及太空中，這個問題尤為嚴重。沙漠中的太陽能發(fā)電廠通常具有大量的電池板，人工除塵的工作量大、成本高；家用太陽能電池板通常設(shè)置在屋頂，不便進行人工除塵；飛行器太陽能電池板在飛行過程中的除塵也是一個尚未被解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種對太陽能電池板的感光面進行除塵的方法。該方法基于克拉德尼效應(yīng)(Chladni’ s effect)，逆克拉德尼效應(yīng)和振動減摩效應(yīng)這三個物理原理，利用太陽能電池板的駐波彎曲振動進行除塵。本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)
一種太陽能電池板除塵方法，將駐波振動激勵裝置設(shè)置在太陽能電池板電池板的背面中央或/和其他位置，用于激勵太陽能電池板的駐波彎曲振動。所述駐波振動激勵裝置為壓電元件和/或夾心式聲學(xué)換能器.
所述壓電元件的形狀為圓型、環(huán)型、方形或長方形，壓電元件的工作模態(tài)為徑向伸縮模態(tài)、長度或?qū)挾壬炜s模態(tài)、厚度振動模態(tài)或厚度剪切模態(tài)。所述太陽能電池板為方形、長方形或圓形，且太陽能電池平行設(shè)置或者傾斜設(shè)置。當(dāng)太陽能電池板做駐波彎曲振動時，由于克拉德尼效應(yīng)，感光面上的灰塵會向朝著振動節(jié)線和/或節(jié)圓(振動位移為零的位置)移動，并停留在這些節(jié)線和/或節(jié)圓上。通過這一方法，可將感光面上的灰塵集中到振動節(jié)線和/或節(jié)圓上，減少灰塵對感光面的遮擋，提高太陽能電池板的供電能力。由于克拉德尼效應(yīng)在空氣和真空中都能發(fā)生，基于克拉德尼效應(yīng)的除塵方法即可用于正常環(huán)境下的太陽能電池板除塵，也可用于空間飛行器的太陽能電池板除塵。當(dāng)太陽能電池板做駐波彎曲振動時，由于逆克拉德尼效應(yīng)，感光面上的灰塵會向朝著振動反節(jié)線和/或反節(jié)圓(振動位移幅值為最大的位置)移動，并停留在這些位置上。通過這一方法，可將感光面上的灰塵集中到振動反節(jié)線和/或反節(jié)圓上，減少灰塵對感光面的遮擋，提高太陽能電池板的供電能力。當(dāng)太陽能電池板做駐波彎曲振動時，由于振動減摩效應(yīng)，在太陽能電池板感光面上灰塵與感光面之間的摩擦カ變小，灰塵會因為電池板的傾斜和重力的影響，從電池板表面落下。太陽能電池板的振動試驗表明商業(yè)化的太陽能電池板最少能承受30cm/s (零-峰值)的振動速度，而本發(fā)明的除塵效果在10 cm/s (零-峰值)的振動速度時就可出現(xiàn)，因而本發(fā)明的除塵方法是可行的。


圖I為本發(fā)明太陽能電池板除塵方法實施例I的正視示意 圖2為本發(fā)明太陽能電池板除塵方法實施例I的側(cè)視示意 圖3為本發(fā)明太陽能電池板除塵方法實施例2的側(cè)視示意圖。圖中1、5 :太陽能電池板，2 :振動節(jié)線，3、4 :壓電元件，6、8 :灰塵，7 :灰塵移動方向。
具體實施例方式在克拉德尼效應(yīng)中，位于彎曲振動表面上的微小顆粒向振動節(jié)點、節(jié)線和節(jié)圓移動，并聚集在這些振動節(jié)點、節(jié)線和節(jié)圓處?？死履嵝?yīng)由彎曲振動面和微小顆粒之間的沖擊引起。在逆克拉德尼效應(yīng)中，位于彎曲振動表面上的微小顆粒向振動反節(jié)點、反節(jié)線和反節(jié)圓移動，并聚集在這些振動反節(jié)點、反節(jié)線和反節(jié)圓處。逆克拉德尼效應(yīng)是由振動面上的微渦流引起。在振動減摩效應(yīng)中，位于振動面上的微小顆粒和振動面之間的摩擦カ變小。一般認為振動減摩效應(yīng)是由微小顆粒和振動面之間的瞬間分離引起?？死履嵝?yīng)和振動減摩效應(yīng)可用于地面環(huán)境和真空環(huán)境中的太陽能電池板除塵；由于需要微渦流，逆克拉德尼效應(yīng)只能用于非真空環(huán)境的太陽能電池板除塵。上述為本發(fā)明的理論原理，現(xiàn)結(jié)合具體實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進ー步描述。實施例ー的結(jié)構(gòu)如圖1，圖2所示。直徑為20mm、厚5mm的壓電兀件被粘結(jié)在尺寸為IOOmmX IOOmmX I. 5mm的太陽能電池板的背部中央。壓電元件在厚度方向被極化，其徑向振動的機電耦合系數(shù)Kp為O. 59，機械品質(zhì)因數(shù)Qm為1500，居里點溫度為350° C，介電損耗系數(shù)為O. 3%，徑向楊氏模量為7200 N/m2。太陽能電池板水平放置，總質(zhì)量為Ig的干燥土壤粉碎物被均勻地撒在太陽能電池板的感光面上用以模擬灰塵。當(dāng)頻率為IIOkHz、幅值為300V0-P的交流電壓施加在該壓電元件上時，壓電元件做徑向振動，在太陽能電池板中能激勵出如圖I所示的彎曲超聲振動即駐波振動，該駐波振動能在2分鐘內(nèi)把感光面上的灰塵移動并聚集到振動節(jié)線處。在相同的陽光照射強度下，該振動除塵方法能使得太陽能電池板的輸出電能增加6%。實施例ニ的結(jié)構(gòu)如圖3所示。直徑為20mm、厚5mm的壓電兀件被粘結(jié)在尺寸為IOOmmX IOOmmX I. 5mm的太陽能電池板背部上方端部的中央。太陽能電池板傾斜角度為45°。壓電元件在厚度方向被極化，其徑向振動的機電耦合系數(shù)Kp為O. 59，機械品質(zhì)因數(shù)Qm為1500，居里點溫度為350° C，介電損耗系數(shù)為O. 3%，徑向楊氏模量為7200 N/m2?？傎|(zhì)量為Ig的干燥土壤粉碎物被均勻地撒在太陽能電池板的感光面上用以模擬灰塵。當(dāng)頻率為IIOkHz、幅值為300V0-P的交流電壓施加在該壓電元件上時，壓電元件做徑向振動，在太陽能電池板中能激勵出駐波振動，利用太陽能電池板的駐波振動，減少太陽能電池板表面灰塵和感光板之間的摩擦力，井利 用太陽能電池板的傾斜和重力，使得這些表面灰塵沿著太陽能電池板向下移動并從電池板表面落下，以減少灰塵對感光表面的遮擋、提高太陽能電池板的發(fā)電效率。該超聲駐波振動能在I分鐘內(nèi)把感光面上的灰塵移動到太陽能電池板下方端部并使之落下，在相同的陽光照射強度下，該振動除塵方法能使得太陽能電池板的輸出電能增加9%。壓電元件被粘結(jié)在電池板的背面中央或/和其他位置，壓電元件的形狀可以是圓型、環(huán)型、方形或長方形，壓電元件的工作模態(tài)可以是徑向伸縮模態(tài)、長度或?qū)挾壬炜s模態(tài)、厚度振動模態(tài)以及厚度剪切模態(tài)。也可使用夾心式聲學(xué)換能器激勵駐波振動，通過克拉德尼效應(yīng)、逆克拉德尼效應(yīng)和/或振動減摩效應(yīng)達到除塵目的，夾心式聲學(xué)換能器被粘結(jié)在電池板的背面中央或/和其他位置。也可以將多個壓電元件和/或夾心式超聲換能器被粘結(jié)在電池板的的背面，用于激勵太陽能電池板的駐波振動。本發(fā)明采用的駐波振動激勵裝置，不僅僅限于本發(fā)明所描述的壓電元件和 夾心式聲學(xué)換能器，只要能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)生駐波振動的裝置都可以應(yīng)用。
權(quán)利要求
1.一種太陽能電池板除塵方法，其特征在于將駐波振動激勵裝置設(shè)置在太陽能電池板電池板的背面中央或/和其他位置，用于激勵太陽能電池板的駐波彎曲振動。
2.如權(quán)利要求I所述太陽能電池板除塵方法，其特征在于所述駐波振動激勵裝置為壓電元件和/或夾心式聲學(xué)換能器。
3.如權(quán)利要求2所述太陽能電池板除塵方法，其特征在于所述壓電元件的形狀為圓型、環(huán)型、方形或長方形，壓電元件的工作模態(tài)為徑向伸縮模態(tài)、長度或?qū)挾壬炜s模態(tài)、厚度振動模態(tài)或厚度剪切模態(tài)。
4.如權(quán)利要求3所述太陽能電池板除塵方法，其特征在于所述太陽能電池板為方形、長方形或圓形，且太陽能電池平行設(shè)置或者傾斜設(shè)置。
全文摘要
本發(fā)明涉及太陽能電池板的表面除塵方法。本發(fā)明利用壓電元件或夾心式超聲換能器在太陽能電池板中激勵起駐波彎曲振動，利用克拉德尼效應(yīng)(chladni’seffect)把太陽能電池板感光表面的灰塵移動到振動節(jié)線和節(jié)圓位置，和/或利用逆克拉德尼效應(yīng)把太陽能電池板感光表面的灰塵移動到振動反節(jié)線和反節(jié)圓位置，和/或利用超聲減摩效應(yīng)和重力，使得傾斜的太陽能電池板表面上的灰塵落下，以減少這些表面灰塵對太陽能電池板供電能力的負面影響。利用本發(fā)明中的技術(shù)，可實現(xiàn)太陽能電池板在使用過程中的自動除塵，提高供電能力，減少維護費用。
文檔編號H01L31/05GK102688873SQ201210142870
公開日2012年9月26日 申請日期2012年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月10日
發(fā)明者張琪, 胡俊輝 申請人:胡俊輝