專利名稱：太陽能收集系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽能收集系統(tǒng)，特別涉及一種能根據(jù)太陽的位置自動調(diào)整收集太陽能 的太陽能收集系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著能源危機(jī)的惡化和環(huán)保意識的加強(qiáng)，人們對潔凈能源的關(guān)注日益增強(qiáng)，而太陽能做 為目前較為成熟的潔凈能源運(yùn)用已成為能源領(lǐng)域的研究熱點。
太陽能的收集主要是利用太陽能電池板將太陽輻射的光子通過半導(dǎo)體物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔? 請參見"Grown junction GaAs solar cell" ， Shen， C. C. ; Pearson, G丄；Proceedings of the IEEE， Volume 64， Issue 3， March 1976 Page (s) :384-385)。太陽能電池板的 光電轉(zhuǎn)換過程是指太陽輻射到太陽能電池板上的一部分光子與半導(dǎo)體的原子及價電子產(chǎn)生電 子-空穴對。在所述電子-空穴的作用下，半導(dǎo)體材料在P-N結(jié)附近形成光生伏打電動勢，只 要在半導(dǎo)體材料的P型區(qū)和N型區(qū)焊上金屬導(dǎo)線便可利用所述光生伏打電動勢對外供電。將所 述具有光生伏打電動勢的半導(dǎo)體材料串聯(lián)、并聯(lián)起來就形成了能輸出一定電壓和電流的太陽 能電池板。
為了提高收集太陽能的效率， 一般會令太陽能收集系統(tǒng)的受光面朝向太陽，并跟隨太陽 位置的變化而不斷調(diào)整受光面的朝向?，F(xiàn)有的跟蹤太陽位置的方法采用根據(jù)太陽能收集系統(tǒng) 所在的地理位置和太陽高度角季節(jié)性變化的規(guī)律計算出當(dāng)?shù)靥栁恢秒S時間變化的軌跡從而 驅(qū)動太陽能收集系統(tǒng)的傳動機(jī)構(gòu)按照所計算出來的軌跡跟蹤太陽。此種根據(jù)理論計算來預(yù)測 太陽位置的跟蹤方法由于計算模型的缺陷和地理數(shù)據(jù)的誤差，所預(yù)測的太陽位置與實際情況 存在差異從而會影響太陽能收集系統(tǒng)收集太陽能的效率。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，有必要提供一種可根據(jù)太陽的實際位置適時調(diào)整太陽能收集裝置受光面朝向 的太陽能收集系統(tǒng)。
一種太陽能收集系統(tǒng)，其包括 拋物面反射器，具有一凹面；
太陽能電池板，其包括一光接收面，所述光接收面朝向所述拋物面反射器的凹面； 馬賽克狀光敏感測器，所述馬賽克狀光敏感測器的光感測面包括多個馬賽克狀的方格感測區(qū)，每個方格感測區(qū)可根據(jù)其所受到的太陽光照射而輸出對應(yīng)的感測信號；
標(biāo)桿，垂直固設(shè)于所述馬賽克狀光敏感測器的中心，以在太陽光的照射下在馬賽克狀光 敏感測器上形成陰影；
太陽位置計算模塊，其與所述馬賽克狀光敏感測器電性相連并根據(jù)所述標(biāo)桿投射在馬賽 克狀光敏感測器上的陰影所產(chǎn)生的感測信號計算出太陽所處的位置信息；
追蹤驅(qū)動裝置，其可根據(jù)太陽位置計算模塊所計算出的太陽位置信息調(diào)整所述拋物面反 射器，使其凹面正對太陽照射的最佳方位。
相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明所提供的太陽能收集系統(tǒng)可以根據(jù)太陽的實際位置適時調(diào)整太 陽能收集裝置的受光面朝向，使其朝向太陽所在位置從而高效率地收集太陽能。


圖l為本發(fā)明實施方式所提供的太陽能收集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明實施方式所提供的太陽高度角計算方法示意圖。
圖3為本發(fā)明實施方式所提供的太陽方位角計算方法示意圖。
圖4為圖1的太陽能收集系統(tǒng)的方位角調(diào)整機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5為圖1的太陽能收集系統(tǒng)的高度角調(diào)整機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
如圖1所示，本發(fā)明所提供的太陽能收集系統(tǒng)2包括一拋物面反射器22、 一太陽能電池板 24、 一馬賽克狀光敏感測器28、 一標(biāo)桿210、 一太陽位置計算模塊212和一追蹤驅(qū)動裝置213
請一并參閱圖1和圖5，所述拋物面反射器22具有一焦點A和一凹面221，所述凹面221具 有一中心點O，所述凹面221上敷設(shè)有高反射率材料。所述拋物面反射器22用于集中反射太陽 光至太陽能電池板24上，以提高太陽能的收集效率。
所述太陽能電池板24是由至少一個光伏太陽能電池242組成的平面陣列，其包括至少一 個光接收面241。所述光伏太陽能電池242由半導(dǎo)體器件構(gòu)成，所述半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)可為 PN雙重結(jié)構(gòu)或PIN三重結(jié)構(gòu)，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的成分為鍺(Ge)、砷化鎵(GaAs)和鎵-銦-磷半導(dǎo)體材料。
所述太陽能電池板24由一固持裝置26固設(shè)在一預(yù)定位置上。所述太陽能電池板24的光接 收面241朝向所述拋物面反射器22的凹面221且垂直于通過所述拋物面反射器22的焦點A和凹 面221的中心點O的軸線OA。所述太陽能電池板24與拋物面反射器22的焦點A間隔一個預(yù)定的 距離，使得太陽能電池板24可接收自所述拋物面反射器22所反射的具有預(yù)定截面積的太陽能輻射。
所述馬賽克狀光敏感測器28的光感測面280包括多個馬賽克狀的方格感測區(qū)282，每個方 格感測區(qū)282可根據(jù)其是否受到太陽光照射而輸出對應(yīng)的感測信號。所述標(biāo)桿210垂直固設(shè)于 馬賽克狀光敏感測器28的中央，以在太陽光照射下在馬賽克狀光敏感測器28上形成陰影。所 述標(biāo)桿210和馬賽克狀光敏感測器28聯(lián)合使用以檢測出太陽所處的位置。
所述太陽位置計算模塊212通過信號線23與馬賽克狀光敏感測器28電連接。所述太陽位 置計算模塊212用于根據(jù)馬賽克狀光敏感測器28的感測信號計算出太陽所處的方位角e和高 度角^。如圖2所示，在太陽的照射下，所述標(biāo)桿210在馬賽克光敏感測器28上投射出陰影 。陰影所在的方格感測區(qū)2821輸出與其他方格感測區(qū)2822不同的感測信號，所述太陽能位置 計算模塊212根據(jù)感測信號計算出所述陰影的長度L1，因為所述標(biāo)桿210的長度L2已知，所以
高度角的正切值t311 ^ =工V工2 ，由此可以計算出高度角^ = 31X1311 ^ 。
如圖3所示，在馬賽克狀光敏感測器28光感測面280的東、南、西、北四個方向上設(shè)置參 照線283。太陽位置計算模塊212計算所述標(biāo)桿210陰影與其鄰近的參照線283之間的角度值 "。因為太陽所處的方位剛好與所述陰影關(guān)于馬賽克狀光敏感測器28的中心284對稱，所以 由所述陰影與參照線283的角度值"就可以推算出太陽所處位置的方位角19。例如如果所
述陰影的方位為東偏北45 則太陽所處方位為西偏南45
所述追蹤驅(qū)動裝置213包括一方位角調(diào)整機(jī)構(gòu)214和一高度角調(diào)整機(jī)構(gòu)216。所述高度角 調(diào)整機(jī)構(gòu)216和方位角調(diào)整機(jī)構(gòu)214通過信號線23分別與太陽位置計算模塊212相連接。如圖 4所示，所述方位角調(diào)整機(jī)構(gòu)214包括方位角調(diào)整馬達(dá)2144和方位角傳動裝置2145，所述方位 角傳動裝置2145包括主動齒輪2141、從動齒輪2142和轉(zhuǎn)動桿2143。所述轉(zhuǎn)動桿2143安裝在從 動齒輪2142的中軸處，所述主動齒輪2141與方位角調(diào)整馬達(dá)2144的轉(zhuǎn)軸相連接，所述主動齒 輪2141與從動齒輪2142相互嚙合。所述轉(zhuǎn)動桿2143的頂端2140與高度角調(diào)整機(jī)構(gòu)216相連接 ，而所述高度角調(diào)整機(jī)構(gòu)216直接與拋物面反射器22相連接，所以所述方位角調(diào)整馬達(dá)2144 根據(jù)太陽位置計算模塊212所計算出的太陽方位角數(shù)據(jù)驅(qū)動主動齒輪2141和從動齒輪2142以 帶動拋物面反射器22轉(zhuǎn)動至可接受最多太陽輻射的位置。
如圖5所示，所述高度角調(diào)整機(jī)構(gòu)216包括高度角調(diào)整馬達(dá)(圖未示)和高度角傳動裝置 2165，所述高度角傳動裝置2165包括動力齒輪2161、旋轉(zhuǎn)齒輪2162。所述旋轉(zhuǎn)齒輪2162設(shè)置 在拋物面反射器22與其凹面221中心點0對應(yīng)的背面并與所述動力齒輪2161相互嚙合，所述動 力齒輪2161與高度角調(diào)整馬達(dá)(圖未示)的轉(zhuǎn)軸相連接。所述高度角調(diào)整馬達(dá)2164根據(jù)太陽 位置計算模塊212所計算出的太陽高度角數(shù)據(jù)驅(qū)動動力齒輪2161和旋轉(zhuǎn)齒輪2162以帶動拋物面反射器22轉(zhuǎn)動至太陽所處的高度角。
綜上所述，所述太陽能收集系統(tǒng)2通過標(biāo)桿210在馬賽克狀光敏感測器28上形成的與太陽 所在位置對應(yīng)的陰影由太陽位置計算模塊212計算出太陽所在位置的方位角e和高度角^， 再由追蹤驅(qū)動裝置213根據(jù)太陽的位置信息分別驅(qū)動高度角調(diào)整機(jī)構(gòu)216和方位角調(diào)整機(jī)構(gòu) 214帶動拋物面反射器22對準(zhǔn)太陽所處的位置以有效地獲取太陽輻射能量。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的太陽能收集系統(tǒng)采用拋物面反射器集中光線，僅需要較 小面積的太陽能電池板就可以高效率地吸收太陽能，解決了太陽能收集的成本。其次，所述 太陽能收集系統(tǒng)還可以根據(jù)太陽所處的實際位置來實時調(diào)整接受裝置的朝向，避免了根據(jù)理 論計算來跟蹤太陽所帶來的誤差，從而能更有效地收集太陽輻射能量。
最后應(yīng)說明的是，以上實施方式僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳 實施方式對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù) 方案進(jìn)行修改或等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種太陽能收集系統(tǒng)，其包括拋物面反射器，具有一凹面；太陽能電池板，其包括一光接收面，所述光接收面朝向所述拋物面反射器的凹面；其特征在于所述太陽能收集系統(tǒng)還包括馬賽克狀光敏感測器，所述馬賽克狀光敏感測器具有一光感測面，所述光感測面包括多個馬賽克狀的方格感測區(qū)，每個方格感測區(qū)可根據(jù)其所受到太陽光照射而輸出對應(yīng)的感測信號；標(biāo)桿，垂直固設(shè)于所述馬賽克狀光敏感測器的中心，以在太陽光照射下在馬賽克狀光敏感測器上形成陰影；太陽位置計算模塊，其與所述馬賽克狀光敏感測器電性相連并根據(jù)標(biāo)桿在馬賽克狀光敏感測器上投射的陰影所產(chǎn)生的感測信號計算出太陽所處的位置信息；追蹤驅(qū)動裝置，其可根據(jù)太陽位置計算模塊所計算出的太陽位置信息調(diào)整所述拋物面反射器，使其凹面正對太陽照射的最佳方位。
2.如權(quán)利要求l所述的太陽能收集系統(tǒng)，其特征在于所述追蹤驅(qū) 動裝置包括一方位角調(diào)整機(jī)構(gòu)，所述方位角調(diào)整機(jī)構(gòu)包括方位角調(diào)整馬達(dá)和方位角傳動裝置 其與所述太陽位置計算模塊通過信號線相連接，所述方位角調(diào)整馬達(dá)根據(jù)太陽位置計算模塊 輸出的太陽方位角數(shù)據(jù)驅(qū)動所述方位傳動裝置以調(diào)整所述拋物面反射器的方位角。
3.如權(quán)利要求2所述的太陽能收集系統(tǒng)，其特征在于所述方位角 傳動裝置包括主動齒輪、從動齒輪、轉(zhuǎn)動桿，所述轉(zhuǎn)動桿安裝在從動齒輪的中軸處，所述主 動齒輪與從動齒輪相互嚙合，所述主動齒輪與方位角調(diào)整馬達(dá)的轉(zhuǎn)軸相連接。
4.如權(quán)利要求3所述的太陽能收集系統(tǒng)，其特征在于所述追蹤驅(qū) 動裝置包括一高度角調(diào)整機(jī)構(gòu)，所述高度角調(diào)整機(jī)構(gòu)包括高度角調(diào)整馬達(dá)和高度角傳動裝置 其與所述太陽位置計算模塊通過信號線相連接，所述高度調(diào)整馬達(dá)根據(jù)太陽位置計算模塊輸 出的太陽高度角數(shù)據(jù)驅(qū)動所述高度角傳動裝置以調(diào)整所述拋物面反射器的高度角。
5.如權(quán)利要求4所述的太陽能收集系統(tǒng)，其特征在于所述高度角傳動裝置包括動力齒輪、旋轉(zhuǎn)齒輪，所述旋轉(zhuǎn)齒輪設(shè)置在拋物面反射器與其凹面中心對應(yīng)的 背面上并與所述動力齒輪相互嚙合，所述動力齒輪與高度角調(diào)整馬達(dá)的轉(zhuǎn)軸相連接。
6.如權(quán)利要求5所述的太陽能收集系統(tǒng)，其特征在于所述方位角傳動裝置的轉(zhuǎn)動桿頂部與所述高度角調(diào)整機(jī)構(gòu)相互連接。
7.如權(quán)利要求l所述的太陽能收集系統(tǒng)，其特征在于所述拋物面反 射器具有一焦點，所述凹面具有一中心點，所述凹面上敷設(shè)有高反射率材料。
8.如權(quán)利要求l所述的太陽能收集系統(tǒng)，其特征在于所述太陽能 電池板的光接收面垂直于通過所述拋物面反射器的凹面中心點和焦點的軸線。
9.如權(quán)利要求l所述的太陽能收集系統(tǒng)，其特征在于所述太陽能電 池板與拋物面反射器的焦點間隔一個預(yù)定距離，使太陽能電池板可接收自所述拋物面反射器 所反射的具有預(yù)定截面積的太陽能輻射。
10.如權(quán)利要求l所述的太陽能收集系統(tǒng)，其特征在于在所述馬賽 克狀光敏感測器光感測面的東、南、西、北四個方向上設(shè)置有參照線。
11.如權(quán)利要求l所述的太陽能收集系統(tǒng)，其特征在于所述太陽能 電池板是由至少一個光伏太陽能電池組成的平面陣列。
12.如權(quán)利要求10所述的太陽能收集系統(tǒng)，其特征在于所述光伏 太陽能電池由半導(dǎo)體器件構(gòu)成。
13.如權(quán)利要求ll所述的太陽能收集系統(tǒng)，其特征在于所述半導(dǎo) 體器件為PN或PIN結(jié)構(gòu)，其組成成分為鍺(Ge)、砷化鎵(GaAs)和鎵-銦-磷半導(dǎo)體材料。
全文摘要
一種太陽能收集系統(tǒng)，其包括一拋物面反射器、一太陽能電池板、一馬賽克狀光敏感測器、一標(biāo)桿、一太陽位置計算模塊、一追蹤驅(qū)動裝置。所述太陽能電池板的光接收面朝向拋物面反射器的凹面且垂直于通過所述拋物面反射器焦點和凹面中心點的軸線。所述太陽位置計算模塊根據(jù)在馬賽克狀光敏感測器上形成的標(biāo)桿陰影計算出太陽的位置信息，所述追蹤驅(qū)動裝置根據(jù)太陽的位置信息驅(qū)動拋物面反射器對準(zhǔn)太陽從而提高收集太陽能的效率。
文檔編號G05D3/00GK101588147SQ20081030167
公開日2009年11月25日 申請日期2008年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月20日
發(fā)明者林大為 申請人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司;鴻海精密工業(yè)股份有限公司