[發(fā)明專利]一種智能光譜匹配的太陽電池陣列

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110143070.2
• 申請日: 2021-02-02
• 公開（公告）號: CN112968664A
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭宏亮;張啟明;張恒;姚立勇;劉如彬;薛超;唐悅;孫強(qiáng);吳艷梅
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電子科技集團(tuán)公司第十八研究所
• 主分類號: H02S20/32
• 分類號: H02S20/32
• 代理公司: 天津市鼎和專利商標(biāo)代理有限公司 12101
• 代理人: 蒙建軍

本發(fā)明公開了一種智能光譜匹配的太陽電池陣列，屬于太陽能電池技術(shù)領(lǐng)域，其特征在于，至少包括：將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的電池陣列；所述電池陣列為多結(jié)太陽電池組，其包括M*N個電池；在每個電池的下表面設(shè)置有金屬凸起；其中：M和N均為大于1的自然數(shù)；設(shè)置于電池陣列上方的聚光鏡；帶動電池陣列運(yùn)動的電機(jī)；設(shè)置于電池陣列下方限制電池運(yùn)動的導(dǎo)軌；所述導(dǎo)軌由絕緣材料制成；在所述導(dǎo)軌上表面設(shè)置有與所述金屬凸起配合的M*N個凹槽；自下而上穿過導(dǎo)軌并與電池連接的導(dǎo)線；控制電池陣列動作的控制器。本發(fā)明通過引入聚光系統(tǒng)和太陽電池陣列，可以在不同光譜條件下調(diào)用不同的電池工作，實(shí)現(xiàn)光譜的最大化利用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于太陽能電池技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種智能光譜匹配的太陽電池陣列。

背景技術(shù)

太陽電池是將光吸收轉(zhuǎn)換為電能的裝置。半導(dǎo)體材料吸收光子，產(chǎn)生電子-空穴對，電子空穴對在電場的作用下分離分別向兩側(cè)電極移動，在外電路中形成電流做功。太陽電池的設(shè)計依賴于光譜條件，主要是由于電池吸收光子后能量不能被充分利用，其中熱耗散較為嚴(yán)重。對于地面光伏常用的硅材料，藍(lán)紫光光子能量一半以上以熱形式耗散。為了減少熱耗散，提高電池光電轉(zhuǎn)換效率，人們設(shè)計多結(jié)電池結(jié)構(gòu)，通過對光線進(jìn)行分級、分區(qū)吸收，使得電池?zé)岷纳⒋蠓档?。然而多結(jié)電池的設(shè)計要求是苛刻的，即太陽電池要在電流匹配或近似電流匹配下工作，否則電池內(nèi)部載流子的復(fù)合會造成嚴(yán)重的能量損失。然而，不同于空間，地面和鄰近空間環(huán)境復(fù)雜，光譜多變。例如大氣中的水分、灰塵，環(huán)境溫度，以及每天的不同時段環(huán)境光譜各不相同。傳統(tǒng)的單一電池僅能在特定環(huán)境下產(chǎn)生較高的光電轉(zhuǎn)換效率，不能滿足復(fù)雜、多變光譜要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明基于太陽電池利用現(xiàn)狀，針對電池對外界光譜依賴性強(qiáng)的問題，提出一種智能光譜匹配的太陽電池陣列，通過引入聚光系統(tǒng)和太陽電池陣列，可以在不同光譜條件下調(diào)用不同的電池工作，實(shí)現(xiàn)光譜的最大化利用。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是：

一種智能光譜匹配的太陽電池陣列，至少包括：

將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的電池陣列(2)；所述電池陣列(2)為多結(jié)太陽電池組，其包括M*N個電池；在每個電池的下表面設(shè)置有金屬凸起；其中：M和N均為大于1的自然數(shù)；

設(shè)置于電池陣列(2)上方的聚光鏡(1)；

帶動電池陣列(2)運(yùn)動的電機(jī)(5)；

設(shè)置于電池陣列(2)下方限制電池運(yùn)動的導(dǎo)軌(3)；所述導(dǎo)軌(3)由絕緣材料制成；在所述導(dǎo)軌(3)上表面設(shè)置有與所述金屬凸起配合的M*N個凹槽；

自下而上穿過導(dǎo)軌(3)并與電池連接的導(dǎo)線(6)；

控制電池陣列(2)動作的控制器；所述控制器至少包括如下一種控制模式：

互聯(lián)網(wǎng)智能控制模式：通過對局域網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)收集、采集到的信息進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、分析、計算每個電池各自的輸出功率；選擇其中最高值并控制電機(jī)將對應(yīng)電池移動到透鏡正下方的工作位置；

自追蹤智能控制模式：按照預(yù)先設(shè)置時間間隔或時間點(diǎn)執(zhí)行掃描指令，測量各個子電池在工作位置時對應(yīng)的功率輸出值，確定其中的最高值并控制電機(jī)將對應(yīng)電池移動到透鏡正下方的工作位置；

預(yù)設(shè)定智能控制模式：按照預(yù)先設(shè)定的時間點(diǎn)控制電機(jī)將目標(biāo)電池移動到透鏡正下方的工作位置。

優(yōu)選地：所述電池陣列(2)為平面陣列或圓柱陣列。

優(yōu)選地：在電池陣列(2)的內(nèi)部還設(shè)置二次聚光鏡。

優(yōu)選地：在M*N個凹槽中，僅有中心位置的凹槽為金屬凹槽，其他凹槽為絕緣凹槽。其中僅有中央位置電池可以發(fā)電，其余電池不能發(fā)電。當(dāng)環(huán)境發(fā)生變化時，需要改變電池陣列位置進(jìn)而改變中間位置對應(yīng)的電池。