[發(fā)明專利]太陽(yáng)方位探測(cè)器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200610139712.7
• 申請(qǐng)日: 2006-09-22
• 公開（公告）號(hào): CN101149259A
• 公開（公告）日: 2008-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 余四祥;郭玉蛟
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 科強(qiáng)能源系統(tǒng)工程股份有限公司
• 主分類號(hào): G01C1/00
• 分類號(hào): G01C1/00;F24J2/38
• 代理公司: 北京英賽嘉華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 余朦;方挺

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種太陽(yáng)方位探測(cè)器，尤其涉及一種具有能夠響應(yīng)于太陽(yáng)方位而輸出連續(xù)信號(hào)的光電探測(cè)部件的太陽(yáng)方位探測(cè)器。

背景技術(shù)

在各種利用太陽(yáng)能資源的裝置(例如，太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備)中，越來(lái)越多地使用光電轉(zhuǎn)換的太陽(yáng)能電池板。為了提高光電轉(zhuǎn)換效率，除了改進(jìn)硅光電池的制造工藝之外，另外一種方法是對(duì)太陽(yáng)能電池板的角度進(jìn)行調(diào)節(jié)。下面的公式示出了光電轉(zhuǎn)換太陽(yáng)能電池板表面獲得的光照度E(即，光能量)：

E＝E₀cosθ

其中，θ為入射光線與被照表面的法線之間的夾角，E₀表示θ為0(即太陽(yáng)光垂直入射)時(shí)太陽(yáng)能電池板表面所獲得的光照度。光照度越大，能夠獲得的光電流也就越大。

根據(jù)上述公式可知，如果將θ的變化控制在±5°之內(nèi)，E的下降不超過(guò)0.5％；但如果θ的變化達(dá)到±30°，則E的下降會(huì)達(dá)到14％，這會(huì)使得光電轉(zhuǎn)換效率損失嚴(yán)重。因此，需要一種能夠?qū)μ?yáng)能電池板的角度進(jìn)行調(diào)節(jié)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)在圖1中以框圖的形式示意性地示出。如圖1所示，太陽(yáng)能電池板角度調(diào)節(jié)系統(tǒng)1包括太陽(yáng)方位探測(cè)器2、系統(tǒng)控制器3和轉(zhuǎn)角執(zhí)行機(jī)構(gòu)4。太陽(yáng)方位探測(cè)器2測(cè)量入射太陽(yáng)光線相對(duì)于太陽(yáng)能電池板法線的方位，并將測(cè)量信號(hào)提供給系統(tǒng)控制器3進(jìn)行處理。系統(tǒng)控制器3響應(yīng)于由太陽(yáng)方位探測(cè)器輸出的表示太陽(yáng)方位的信號(hào)，向轉(zhuǎn)角執(zhí)行機(jī)構(gòu)4輸出控制信號(hào)。最后，轉(zhuǎn)角控制機(jī)構(gòu)4根據(jù)所接收的控制信號(hào)對(duì)太陽(yáng)能電池板5的角度進(jìn)行調(diào)節(jié)。

目前已有的能夠提供太陽(yáng)方位信號(hào)的太陽(yáng)方位探測(cè)器如圖2所示，這是一種點(diǎn)陣式太陽(yáng)方位探測(cè)器2’。該點(diǎn)陣式太陽(yáng)方位探測(cè)器2’的主要功能部件是由五個(gè)光敏元件11～15構(gòu)成的探測(cè)單元。點(diǎn)陣式太陽(yáng)方位探測(cè)器2’以這樣的方式安裝在太陽(yáng)能電池板5上，即，太陽(yáng)方位探測(cè)器2’的法線與太陽(yáng)能電池板5的法線重合。當(dāng)太陽(yáng)光以垂直于電池板的方向入射時(shí)，只有中心處的光敏元件11能夠接收陽(yáng)光從而輸出電信號(hào)。當(dāng)太陽(yáng)的入射方向與電池板表面的法線具有傾角時(shí)，外圍的四個(gè)光敏元件12～15中的其中之一將接收入射陽(yáng)光而輸出電信號(hào)。通過(guò)判斷五個(gè)光敏元件中哪一個(gè)具有輸出信號(hào)，可得知太陽(yáng)光相對(duì)于法線的傾斜方向。

但是，這種點(diǎn)陣式的太陽(yáng)方位探測(cè)器2’提供的信號(hào)是非連續(xù)的，這使得根據(jù)其所輸出的信號(hào)進(jìn)行的調(diào)節(jié)精度有限。并且，在陽(yáng)光入射位置位于中心光敏元件11與其外圍的光敏元件之間的部分時(shí)，太陽(yáng)方位探測(cè)器2’無(wú)輸出信號(hào)，這時(shí)無(wú)法判斷太陽(yáng)的方位，從而使得對(duì)太陽(yáng)能電池板的角度調(diào)節(jié)不夠準(zhǔn)確。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有的太陽(yáng)方位探測(cè)器的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供了一種能夠以連續(xù)的信號(hào)來(lái)表示太陽(yáng)方位的太陽(yáng)方位探測(cè)器。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，提供了一種太陽(yáng)方位探測(cè)器，包括：殼體，其頂部具有能夠透光的縫隙；以及第一光電探測(cè)部件，該第一光電探測(cè)部件包括在光敏材料基片上形成的形狀相同的第一和第二光電探測(cè)元件，第一和第二光電探測(cè)元件能夠各自響應(yīng)于通過(guò)所述縫隙入射的太陽(yáng)光而提供電信號(hào)。

光敏材料基片可為矩形，第一和第二光電探測(cè)元件可為矩形區(qū)域的對(duì)角線劃分而形成的兩個(gè)直角三角形區(qū)域。在光敏材料基片為矩形的情況下，第一和第二光電探測(cè)元件響應(yīng)于入射太陽(yáng)光而提供的電信號(hào)分別為I₁和I₂，入射太陽(yáng)光的光面與第一光電探測(cè)部件的法平面之間的夾角α_i可通過(guò)以下公式來(lái)確定：

tgα_i＝[(I₁-I₂)/(I₁+I₂)]*C

其中，C是與所述太陽(yáng)方位探測(cè)器有關(guān)的常數(shù)，其可根據(jù)所述縫隙與所述第一光電探測(cè)部件之間的距離、以及所述第一和第二光電探測(cè)元件的形狀來(lái)確定。

光敏材料基片可為圓形，第一和第二光電探測(cè)元件可為圓形區(qū)域的直徑劃分而形成的兩個(gè)半圓形區(qū)域。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，太陽(yáng)方位探測(cè)器可進(jìn)一步包括位于殼體側(cè)面上的輔助探測(cè)器，輔助探測(cè)器內(nèi)設(shè)置有第二光電探測(cè)部件，太陽(yáng)光能夠通過(guò)輔助探測(cè)器入射到所述第二光電探測(cè)部件上，第一光電探測(cè)部件與第二光電探測(cè)部件的探測(cè)視場(chǎng)互有交疊。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，第一光電探測(cè)部件可進(jìn)一步包括第三和第四光電探測(cè)元件，第三和第四光電探測(cè)元件可分別位于第一和第二光電探測(cè)元件形成的區(qū)域的上側(cè)和下側(cè)。