專利名稱：光斑校準(zhǔn)技術(shù)的制作方法
光斑校準(zhǔn)技術(shù)技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于三接面砷化鎵光伏電池千倍聚光型太陽能光斑校準(zhǔn)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種聚焦光斑校準(zhǔn)定位技術(shù)，其特點(diǎn)是不受多云、陽光強(qiáng)度變化、建筑遮擋、局部表面反射等外在因素干擾也可讓三接面砷化鎵光伏電池陣列始終處于聚焦光斑中心位置，即實(shí)現(xiàn)定位精度誤差最小，太陽光能效率最大。
背景技術(shù)：
目前，已知的三接面砷化鎵光伏電池千倍聚光型太陽能跟蹤系統(tǒng)雖然做到了太陽位置的高精度跟蹤，但是必需一定的外在條件，受外在條件影響其跟蹤精度就會(huì)降低，當(dāng)出現(xiàn)多云、陽光強(qiáng)度變化、建筑遮擋、局部表面反射的情況，直接導(dǎo)致跟蹤效率大大降低，針對(duì)已知太陽能跟蹤系統(tǒng)出現(xiàn)的這種普遍情況，現(xiàn)有提出解決方案是采用軟件算法使光伏系統(tǒng)在水平角和俯仰角移動(dòng)的范圍內(nèi)搜索，通過傳感器檢測(cè)太陽光信號(hào)的最強(qiáng)點(diǎn)，來提高太陽光能的利用率。(引用相關(guān)文獻(xiàn)[期刊論文]《自動(dòng)化與儀器儀表》ISTic -2010年3期 《高精度太陽能跟蹤控制器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)》)此方案在一定條件下固然提高了一定的效率，其精度仍然不能滿足三接面砷化鎵光伏電池千倍聚光型太陽能對(duì)聚光光斑的要求，方案中移動(dòng)搜索的方式會(huì)造成聚焦光斑反復(fù)偏移從而降低三接面砷化鎵光伏電池的壽命、增加跟蹤電機(jī)功耗、傳動(dòng)部分磨損、冷卻控制、系統(tǒng)控制、光伏輸出控制的復(fù)雜性。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種光斑校準(zhǔn)技術(shù)，用于校準(zhǔn)現(xiàn)有三接面砷化鎵光伏電池千倍聚光型太陽能跟蹤系統(tǒng)的所產(chǎn)生的聚焦光斑精度不夠，效率不高的現(xiàn)狀。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案是在三接面砷化鎵光伏電池陣列的四個(gè)邊分別布置一顆大小為2mm * 2mm的小尺寸三接面砷化鎵光伏電池,而聚焦光斑的形狀與三接面砷化鎵光伏電池陣列的形狀相似，其聚焦光斑大小正好使四個(gè)邊布置的小尺寸三接面砷化鎵光伏電池處于聚焦光斑的邊緣處 ，分別引出四個(gè)小尺寸三接面砷化鎵光伏電池的正負(fù)極連接至四個(gè)獨(dú)立電阻型假負(fù)載的兩端，通過檢測(cè)四個(gè)獨(dú)立的電阻型假負(fù)載的電流得到四個(gè)小尺寸三接面砷化鎵光伏電池光伏功率并與其處于聚焦光斑邊緣的位置共同判斷。當(dāng)上下兩個(gè)及左右兩個(gè)小尺寸三接面砷化鎵光伏電池的光伏功率分別近似相等，此時(shí)表明三接面砷化鎵光伏電池陣列準(zhǔn)確處于聚焦光斑中心位置。當(dāng)太陽移動(dòng)，聚焦光斑就會(huì)偏移，四個(gè)小尺寸三接面砷化鎵光伏電池所處聚焦光斑的邊緣位置就會(huì)改變，此時(shí)上下兩個(gè)或左右兩個(gè)小尺寸三接面砷化鎵光伏電池的光伏功率就會(huì)產(chǎn)生較大偏差，通過其對(duì)應(yīng)位置的小尺寸三接面砷化鎵光伏電池光伏功率偏差去驅(qū)動(dòng)水平角或高度角的伺服電機(jī)來校準(zhǔn)三接面砷化鎵光伏電池千倍聚光型太陽能聚焦光斑的偏移誤差。由于三接面砷化鎵光伏電池對(duì)聚光倍數(shù)及照射面積的敏感性，在此校準(zhǔn)過程中，可認(rèn)定三接面砷化鎵光伏電池陣列始終處于聚焦光斑中心位置。三接面砷化鎵光伏電池千倍聚光型太陽能采用的是千倍聚光方式，聚焦光斑強(qiáng)度相當(dāng)于陽光直射強(qiáng)度的1000倍，而光斑校準(zhǔn)技術(shù)正是利用了這種高倍聚光方式，云層只要不是對(duì)太陽完全遮擋、陽光強(qiáng)度只要不是降低1000倍、建筑及樹木只要不是對(duì)太陽完全遮擋、局部表面反射最強(qiáng)只不過一倍陽光直射，于是對(duì)采用光斑校準(zhǔn)定位技術(shù)的高倍聚光型太陽能跟蹤系統(tǒng)都能起到光斑校準(zhǔn)作用。當(dāng)太陽被云層或樹木建筑完全遮擋、陽光因薄霧強(qiáng)度降低，由于太陽光具有散射、折射、反射等特點(diǎn)，依然會(huì)在遮擋物的周圍或背景形成散射光源、乳光源、大氣反射光源等，包括薄霧天氣在內(nèi)，雖然這些光線弱、光源面積變大、形狀不規(guī)則，但是對(duì)于高倍聚光型太陽能仍可形成足夠強(qiáng)度較大面積的聚焦光斑，此時(shí)光斑校準(zhǔn)技術(shù)能準(zhǔn)確校準(zhǔn)太陽能跟蹤系統(tǒng)獲得太陽移動(dòng)路線及太陽大致位置，隨著太陽移動(dòng)逐漸露出光環(huán)、薄霧逐漸消散，聚焦光斑逐漸縮小、形狀逐漸規(guī)則，三接面砷化鎵光伏電池陣列將也逐漸恢復(fù)到聚焦光斑中心位置。在此校準(zhǔn)過程中，跟蹤系統(tǒng)始終準(zhǔn)確跟蹤太陽移動(dòng)路線，并在太陽完全恢復(fù)正常狀態(tài)之前以第一時(shí)間、最快的速度、最平穩(wěn)的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式對(duì)聚光型太陽能跟蹤系統(tǒng)實(shí)時(shí)光斑校準(zhǔn)。針對(duì)日全食、日環(huán)食、日偏食具有同樣功能。
本發(fā)明帶來的有益效果校準(zhǔn)現(xiàn)有聚光型太陽能跟蹤系統(tǒng)，使其不受多云、陽光強(qiáng)度變化、建筑遮擋、局部表面反射等外在因素干擾。校準(zhǔn)過程中，運(yùn)行平穩(wěn)、聚焦光斑漸變穩(wěn)定、響應(yīng)速度快。對(duì)于采用光斑校準(zhǔn)技術(shù)的聚光型太陽能跟蹤系統(tǒng)組件，能有效提高光伏電池的壽命、降低跟蹤電機(jī)功耗、傳動(dòng)部分磨損、冷卻控制、系統(tǒng)控制、光伏輸出控制的復(fù)雜性。解決了當(dāng)前國(guó)際上關(guān)于外在因素干擾導(dǎo)致現(xiàn)有聚光型太陽能跟蹤系統(tǒng)的效率低下、精度頻受干擾的重大問題。(相關(guān)報(bào)告2011年8月17日-19日三亞陽光酒店太陽能熱發(fā)電技術(shù)國(guó)際論壇會(huì)議上提出云層遮擋導(dǎo)致現(xiàn)有聚光型太陽能跟蹤系統(tǒng)的效率低下、精度頻受干擾仍是當(dāng)前重要課題，目前仍沒有技術(shù)解決方案)。



下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明圖1是采用光斑校準(zhǔn)技術(shù)設(shè)計(jì)的三接面砷化鎵光伏電池片正視2是三接面砷化鎵光伏電池陣列與方形光斑的相對(duì)位置示意3是聚焦光斑為圓形時(shí)的光斑校準(zhǔn)技術(shù)應(yīng)用示意4是聚焦光斑偏移示意中1.光伏電池基板,2.砷化鎵電池陣列，3.小尺寸三接面砷化鎵光伏電池，4.方形聚焦光斑，5.圓形聚焦光斑。
具體實(shí)施方式
根據(jù)聚焦光斑的形狀及大小，在光伏電池陣列水平與垂直的四個(gè)邊分別布置2_ * 2mm的小尺寸三接面砷化鎵光伏電池各一個(gè)，其輸出正負(fù)極與光伏電池陣列的輸出一同引至控制箱內(nèi)，然后通過電阻型假負(fù)載光伏功率探測(cè)方式獲得伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)串接至現(xiàn)有的聚光型太陽能跟蹤系統(tǒng)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)輸出端，在現(xiàn)有聚光型太陽能跟蹤系統(tǒng)的初始化、尋找光源、驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)運(yùn)行期間，本光斑校準(zhǔn)系統(tǒng)只做傳遞伺服電機(jī)控制信號(hào)，一旦聚焦光斑投射到四個(gè)分別布置的小尺寸三接面砷化鎵光伏電池上時(shí)，光斑校準(zhǔn)系統(tǒng)就切斷現(xiàn)有聚光型太陽能跟蹤系統(tǒng)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)輸出信號(hào)，而采用本身的光斑校準(zhǔn)技術(shù)進(jìn)行連續(xù)實(shí)時(shí)光斑校準(zhǔn)。附圖1是采用光斑校準(zhǔn)技術(shù)設(shè)計(jì)的三接面砷化鎵光伏電池片正視圖，其中(3).小尺寸三接面砷化鎵光伏電池是布置在(2).砷化鎵電池陣列的四個(gè)邊上，其位置與(2).砷化鎵電池陣列的邊距為Imm - 3mm。附圖2是三接面砷化鎵光伏電池陣列與方形光斑的相對(duì)位置示意圖，其中(4)方形聚焦光斑要完全覆蓋住(2)砷化鎵光伏電池陣列， 并且(4)方形聚焦光斑的四邊要滿足與(3)小尺寸三接面砷化鎵光伏電池有的重疊。附圖3是聚焦光斑為圓形時(shí)的光斑校準(zhǔn)技術(shù)應(yīng)用示意圖，其中(3)小尺寸三接面砷化鎵光伏電池此時(shí)需要上下分別豎移左右分別平移至(5)圓形聚焦光斑的邊緣處。附圖4聚焦光斑偏移示意圖，其中(4 )方形聚焦光斑偏右，于是左邊(3 )小尺寸三接面砷化鎵光伏電池沒有聚焦光斑覆蓋，而右邊(3 )小尺寸三接面砷化鎵光伏電池被聚焦光斑完全覆蓋，此時(shí)右邊(3)小尺寸三接面砷化鎵光伏電池的輸出功率遠(yuǎn)大于左邊(3)小尺寸三接面砷化鎵光伏電池的輸出功率，由此光斑校準(zhǔn)系統(tǒng)產(chǎn)生伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)輸出信號(hào)產(chǎn)生光斑校準(zhǔn)動(dòng)作。
該光斑校準(zhǔn)技術(shù)已應(yīng)用于三接面砷化鎵光伏電池千倍聚光型太陽能跟蹤系統(tǒng)，取得了滿意效果。在多云、薄霧天氣情況其跟蹤效率提高了 25% - 40%，總跟蹤效率接近98%。 月統(tǒng)計(jì)發(fā)電量增加7% — 15%。
權(quán)利要求
1.一種光斑校準(zhǔn)技術(shù)，其主要特征是在光伏電池陣列的四個(gè)邊分別布置一顆大小為2mm * 2mm的小尺寸三接面砷化鎵光伏電池。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光斑校準(zhǔn)技術(shù)，其特征是聚焦光斑大小正好使四個(gè)邊布置的小尺寸三接面砷化鎵光伏電池處于聚焦光斑的邊緣處。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光斑校準(zhǔn)技術(shù)，其特征是分別引出四個(gè)小尺寸三接面砷化鎵光伏電池的正負(fù)極連接至四個(gè)獨(dú)立電阻型假負(fù)載的兩端，通過檢測(cè)四個(gè)獨(dú)立的電阻型假負(fù)載的電流得到四個(gè)小尺寸三接面砷化鎵光伏電池光伏功率并與其處于聚焦光斑邊緣的位置共同判斷。
全文摘要
一種光斑校準(zhǔn)技術(shù)，利用小尺寸三接面砷化鎵光伏電池布置于聚焦光斑的邊緣處，通過檢測(cè)假負(fù)載電流變化獲得聚焦光斑準(zhǔn)確偏移方向從而實(shí)現(xiàn)對(duì)聚焦光斑校準(zhǔn)的技術(shù)，采用此技術(shù)可以校準(zhǔn)現(xiàn)有跟蹤系統(tǒng)對(duì)云層遮擋、陽光強(qiáng)度變化、建筑遮擋、局部表面反射等外在因素導(dǎo)致的聚焦精度降低及跟蹤效率降低的根本問題，讓現(xiàn)有跟蹤系統(tǒng)的跟蹤精度誤差降低為“零”、跟蹤效率提高到“100%”的最有效技術(shù)。
文檔編號(hào)H01L31/052GK103022235SQ20111028605
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2011年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月24日
發(fā)明者馮偉, 李陽, 楊勇, 楊杰, 余楊 申請(qǐng)人:海南聚源光電產(chǎn)業(yè)發(fā)展有限公司