一种高光电转换率的太阳能电池片

摘要

本发明公开了一种高光电转换率的太阳能电池片，包括太阳能电池箱、太阳能电池、铝合金框架、底座和石柱，太阳能电池箱的底面上铰链连接有支柱、液压缸，液压缸的下端通过销轴连接有U形槽，U形槽的底面固定在石柱上，U形槽的方向被配置为，当太阳能电池箱的底面平行于水平面时，U形槽的U形通槽的中轴线垂直于太阳能电池箱的矩形侧面。本发明通过调整太阳能电池箱的角度而抵御冰雹的冲击，保护了太阳能电池，延长了使用寿命，同时，取消了钢化玻璃、以及EVA材料层，增加太阳能电池板接收的太阳光的总量，显著提高了由太阳能转化成的电能的总量，在偏远无电地区具有较广泛的使用价值。

权利要求

1.一种高光电转换率的太阳能电池片，包括太阳能电池箱（6），所述太阳能电池箱（6）的形状为直角三棱柱，太阳能电池箱（6）的斜面上设置有太阳能电池（8）和铝合金框架（9），太阳能电池箱（6）的下方设置有底座（1），所述底座（1）上设置有石柱（2），其特征在于，太阳能电池箱（6）的底面上铰链连接有支柱（5）、液压缸（4），所述液压缸（4）的最大伸展长度等于所述支柱（5）的长度，支柱（5）的铰接端到太阳能电池箱（6）斜面的距离大于液压缸（4）的铰接端到太阳能电池箱（6）斜面的距离，支柱（5）的底端固定在石柱（2）上，液压缸（4）的下端通过销轴连接有U形槽（3），所述U形槽（3）的底面固定在石柱（2）上，U形槽（3）的方向被配置为，当太阳能电池箱（6）的底面平行于水平面时，U形槽（3）的U形通槽的中轴线垂直于太阳能电池箱（6）的矩形侧面。

2.根据权利要求1所述的一种高光电转换率的太阳能电池片，其特征在于，所述液压缸（4）包括一端开放的缸筒（401）、以及与开放端螺栓连接的缸盖（409），所述缸筒（401）侧面设置有第一油管（402）和第二油管（403），缸筒（401）封闭端的外侧固定有第一销孔（406），所述第一销孔（406）通过相匹配的销轴与U形槽（3）连接，缸筒（401）内设置有活塞（405）、导向套（407），所述活塞（405）中固定有活塞杆（404），所述活塞杆（404）朝向缸盖（409）的一端活动贯穿导向套（407）、缸盖（409）、且螺栓连接有第二销孔（408），所述第二销孔（408）铰接在太阳能电池箱（6）的底面，所述活塞（405）两端均设置有环形活塞垫（410），所述环形活塞垫（410）的外径等于缸筒（401）的内径，所述环形活塞垫（410）的内径沿活塞（405）至缸筒（401）的两端逐渐增大。

3.根据权利要求2所述的一种高光电转换率的太阳能电池片，其特征在于，所述缸筒（401）、活塞杆（404）、活塞（405）和环形活塞垫（410）的中轴线相互重合。

4.根据权利要求1~3中任一项中所述的一种高光电转换率的太阳能电池片，其特征在于，沿所述太阳能电池箱（6）斜面的四条边均设置有挡板（7），所述四条挡板（7）组合成一个挡板框。

说明书

一种高光电转换率的太阳能电池片

技术领域

[0001] 本发明涉及一种太阳能电池装置，具体涉及一种高光电转换率的太阳能电池片。

背景技术

[0002] 太阳能是指太阳的热辐射能，是一种可再生资源，具有量大、无害、普遍等诸多优点。人类利用太阳能的历史可以追溯至古代人们利用阳光晒物品、制作食物等。而如今人们对太阳能的需求已不再是单纯地利用太阳的热能。1615年，法国工程师考克斯发明了世界上第一台太阳能驱动的发动机，开启了近代太阳能的利用史。

[0003] 太阳能电池板是指将太阳辐射能通过光电效应或者光化学效应直接或间接的转换成电能的装置。太阳能电池板现在主要被应用于交通、通讯、石油钻井平台、路灯、光伏电站等诸多领域，除了上述领域之外，太阳能电池板还被应用在部分边远无电地区例如高原、牧区、或边防哨所等地方为军民提供的生活用电。

[0004] 当应用于边远无电地区时，由于部分地区天气变化无常，容易出现冰雹，为了避免冰雹对太阳能电池板表面造成损伤，人们通常在太阳能电池板上设置有钢化玻璃，并通过EVA粘结钢化玻璃和太阳能电池片。但是，通常使用的钢化玻璃，其透光率为80%左右，再加上EVA涂层的阻碍，照射在太阳能电池板上的太阳光被反射了约30%，大大减少了能够被太阳能电池板利用的太阳光的总量。

发明内容

[0005] 本发明所要解决的技术问题是针对传统太阳能电池板的缺陷，目的在于提供一种高光电转换率的太阳能电池片，解决传统太阳能电池板由于设置了用于阻挡冰雹的钢化玻璃、EVA材料层而导致的太阳能电池板接收到的太阳光总量低的问题。

[0006] 本发明通过下述技术方案实现：一种高光电转换率的太阳能电池片，包括太阳能电池箱，所述太阳能电池箱的形状为直角三棱柱，太阳能电池箱的斜面上设置有太阳能电池和铝合金框架，太阳能电池箱的下方设置有底座，所述底座上设置有石柱，太阳能电池箱的底面上铰链连接有支柱、液压缸，所述液压缸的最大伸展长度等于所述支柱的长度，支柱的铰接端到太阳能电池箱斜面的距离大于液压缸的铰接端到太阳能电池箱斜面的距离，支柱的底端固定在石柱上，液压缸的下端通过销轴连接有U形槽，所述U形槽的底面固定在石柱上，U形槽的方向被配置为，当太阳能电池箱的底面平行于水平面时，U形槽的U形通槽的中轴线垂直于太阳能电池箱的矩形侧面。

[0007] 太阳能电池板能够解决部分边远的无电地区的供电问题，这些地区一般日照充足，同样，这些地区的天气相对城市中也是变化无常的，偶尔会出现冰雹等恶劣天气。为了避免冰雹砸到太阳能电池板表面对太阳能电池板造成损伤，在制造太阳能电池板时，会在太阳能电池板上通过EVA材料粘结钢化玻璃，EVA材料为一种乙烯和乙酸乙酯的共聚物。但是，通常使用的钢化玻璃，其透光率为80%左右，再加上EVA涂层、以及氮化硅膜的阻碍，超过30%的太阳光被反射，大大减少了能够被太阳能电池板利用的太阳光的总量，而由于现在的太阳能电池板的光电转化效率本身就不足20%，所以应当尽可能的让太阳能电池板更多的吸收到太阳光。

[0008] 为了解决上述问题，本发明提供了一种不设置钢化玻璃、及相应的EVA层，但同样能够防止冰雹冲撞的太阳能电池板。

[0009] 本装置具有底座、石柱、支柱、太阳能电池箱、太阳能电池和铝合金框架，这些零部件都是传统的太阳能电池板所具备的。不同的是，本装置将太阳能电池箱设置为直角三棱柱结构，在直角三棱柱的斜面上铺设太阳能电池以及相应的铝合金框架。太阳能电池箱的下方设置底座，底座上固定有石柱。太阳能电池箱的底部铰链连接有支柱和液压缸，支柱和液压缸的顶部均可绕铰链转动。支柱的底端固定在石柱中，用于巩固本装置，防止大风将本装置从房顶吹落。液压缸的下端通过销轴连接有U形槽，这句话的意思是，液压缸的下端深入U形槽中，U形槽和液压缸的下端上都设置有销孔，通过与销孔相匹配的销轴贯穿U形槽和液压缸，从而达到液压缸连接U形槽的目的，液压缸底部可以绕U形槽内的销轴旋转。而太阳能电池箱的底面平行于水平面时，U形槽的U形通槽的中轴线垂直于太阳能电池箱的矩形侧面，通过上述限定，U形槽的U形通槽的开口方向是固定的，即液压缸通过销轴的旋转方向也是固定的，再结合限定了液压缸的最大伸展长度等于支柱的长度、以及支柱的铰接端到太阳能电池箱斜面的距离大于所述液压缸的铰接端到太阳能电池箱斜面的距离。所以假设初始位置是液压缸的活塞杆最大限度伸出缸筒，即液压缸的伸展长度最大，此时的太阳能电池箱的底面是平行于水平面的，这里忽略了U形槽的高度，因为相对支柱的高度，U形槽的高度很小；当太阳能电池箱旋转时，由于支柱只有一端是铰接端、而液压缸两端都是铰接端，那么铺设在太阳能电池箱斜面上的太阳能电池与水平面之间的夹角将由最初的太阳能电池箱本身所具备的倾斜角度逐渐增大，最终活塞杆完全落入缸筒内，并且液压缸底部绕U形槽通槽旋转一部分，此时太阳能电池箱的斜面几乎与水平面垂直。

[0010] 通过上述结构，在需要接收太阳光的时候，可以调整液压缸，使液压缸的活塞杆最大限度伸出液压缸的缸筒，这时太阳能电池箱的底面平行于水平面，太阳能电池与水平面的角度为太阳能电池箱的斜面与底面倾斜角。由于没有钢化玻璃的反射以及EVA涂层的阻碍，太阳光能够最大程度的被太阳能电池接收到。同时，由于太阳能电池上通常都会涂有氮化硅薄膜，用于降低硅基太阳能电池表面的太阳光反射率，所以太阳能电池的表面是具有一定的强度的，这种强度可以允许太阳能电池受到一定的雨水的冲击。另外，由于偏远山区的空气质量高于城市中，所以太阳能电池表面所堆积的灰尘也较少，定期擦拭或冲洗的话是不会损伤太阳能电池的。不使用钢化玻璃、EVA涂层最大的问题在于，该地区如果出现冰雹天气，太阳能电池板上的氮化硅薄膜是不足以防止冰雹的。当天气预报通知会出现下雨或冰雹的时候，收缩液压缸，活塞杆进入缸筒内，同时液压缸绕U形槽内的销轴旋转，太阳能电池箱的斜面与水平面之间的倾斜角度逐渐增大，并最终接近垂直于水平面的位置。根据各个地区海拔、风力不同，冰雹落下时与水平面的角度也不尽相同，但是，相对于本装置的最初状态，能避免大部分冰雹击打在太阳能电池上。优选的，本装置可以设置液压控制系统，通过控制液压油泵达到控制液压缸中活塞杆的升降的目的，从而控制太阳能电池箱与水平面的倾斜角度，液压控制系统为现有技术，已经成熟的应用于汽车、工业制造等诸多领域。液压控制系统连接远程控制站的控制系统，由远程控制站根据天气预报对本装置的液压控制系统进行统一控制。这样，即使住户外出、家中没有人调整本装置角度的时候，本装置能够避免受到冰雹打击。

[0011] 综上所述，本发明提供了一种用于为偏远无电地区供电的太阳能电池板，能够通过调整太阳能电池箱的角度而抵御冰雹的冲击，极大限度的保护了太阳能电池，延长了使用寿命；同时，因为能够躲避冰雹的冲击，所以取消了传统的太阳能电池板设置的用于防冰雹撞击的钢化玻璃、以及用于粘结钢化玻璃和太阳能电池的EVA材料层，达到了增加太阳能电池板接收的太阳光的总量的目的，显著提高了由太阳能转化成的电能的总量，在偏远无电地区具有较广泛的使用价值。

[0012] 在部分寒冷地区，低气温导致液压油泵中的液压油粘度增加，再加上液压油中可能会存在水，使得液压油中甚至会形成固体，上述两种情况都降低了液压油的流动性，使得液压油流速缓慢。液压油泵在正常的工况下所输出的压力使得液压油对活塞作用时，液压油慢流速、弱作用力均不足以推动活塞正常运动，从而使得液压缸的输出端工作异常。

[0013] 为了解决上述问题，本发明提供了一种能够增加液压油对活塞作用力的双作用单活塞杆液压缸。

[0014] 本装置具有缸筒、第一油管、第二油管、活塞、活塞杆、导向套、缸盖、第一销孔和第二销孔，这些装置都是传统的双作用单活塞杆液压缸所具备的。与传统的液压缸不同的是，本装置在活塞的两端均设置有环形活塞垫。环形活塞垫的形状为一个开设有通孔的圆柱体，活塞杆滑动通过所述通孔，圆柱体的外径等于缸筒的内径，圆柱体的内径，即通孔的直径是变化的，沿着从固定在活塞上的一端至远离活塞的一端，通孔的直径是逐渐增大的。优选的，通孔位于活塞上的那端的直径等于活塞杆的直径，远离活塞的一端的直径等于缸筒的内径。上述的通孔直径逐渐增大至少包括了两种情况，第一种情况是通孔是圆锥体，从平行于缸筒中轴线的截面上看，通孔为等腰梯形；第二种情况中，从平行于缸筒中轴线的截面上看，通孔为半球体。

[0015] 当液压油靠近活塞时，沿活塞向缸筒两端的方向，将液压油分为若干段。其中第一段与活塞接触，推动活塞运动，第二段受第三段的推动从而推动第一段，而第一段受到活塞的反作用力的同时也向第二段传递一个反作用力。传统的液压缸，只具有圆柱体的活塞，圆柱体的活塞两端与液压油的接触面为平面。当第一段液压油垂直作用于活塞时，其受到的反作用力是垂直朝向第二段液压油的，相应的，第二段液压油垂直反作用于第三段液压油，依次类推。这样就使得第三段液压油需要提供更大的力才能克服第二段液压油给的反作用力。通过上述描述可以得出，对于接触面为平面的活塞，液压油泵在提供输出压力时，需要使得液压油克服活塞垂直的反作用力方能推动活塞在缸筒内移动。改进后的液压缸则在活塞上增加了环形活塞垫，当第一段液压油垂直作用于环形活塞垫的通孔的侧壁上时，环形活塞垫给第一段液压油的反作用力不再是垂直于第一段液压油，而是垂直于侧壁曲面的法线，而这个力沿垂直于第一段液压油的方向，即平行于缸筒的轴向的分力必然小于合力，所以环形活塞垫有效地降低了活塞传送给第一段液压油的反作用力，使得液压油泵在同样的输出压力时，活塞给的反作用力降低，活塞更容易在缸筒内移动；不仅如此，当环形活塞垫作用给第一段液压油的反作用力的纵向分力，即平行于缸筒径向的分力使得第一段液压油向通孔的中轴线挤压，这样产生的效果是，沿环形活塞垫的通孔壁面至通孔中轴线的方向，液压油作用在环形活塞垫上的力由边缘向中间逐渐增大，由于接触面积逐渐减小，中轴线处的液压油对环形活塞垫的压强也随之增大，使得活塞在缸筒内的移动更加容易。

[0016] 综上所述，通过环形活塞垫，改变了活塞对液压油的反作用力方向，从而减小了液压油泵输出端需要克服的来自活塞的反作用力，使得活塞在缸筒内的移动更加顺畅，有效地降低了液压油泵的输出功耗。在低温环境中，即使液压油出现流速慢、部分凝固的现象导致作用于活塞的作用力小，也能允许液压油泵在不增加过多的功耗、提供更强的输出压力的前提下使本装置正常工作。

[0017] 进一步地，缸筒、活塞杆、活塞和环形活塞垫的中轴线相互重合。这样设置能够使得活塞的受力更加均匀，同时活塞杆在输出时不会发生由于偏心使力而导致断裂的情况。

[0018] 进一步地，沿所述太阳能电池箱斜面的四条边均设置有挡板，所述四条挡板组合成一个挡板框。当液压缸中的活塞杆收缩，本装置处于躲避冰雹状态时，位于太阳能电池箱斜面上的四条挡板所组成的挡板框能够起到进一步防止冰雹打击的作用，其作用类似于雨棚，进一步地扩大了本装置所能躲避的冰雹的击打角度。

[0019] 本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：1、本发明提供了一种用于为偏远无电地区供电的太阳能电池板，能够通过调整太阳能电池箱的角度而抵御冰雹的冲击，极大限度的保护了太阳能电池，延长了使用寿命；
2、本发明因为能够通过改变太阳能电池箱的角度而躲避大部分冰雹的冲击，所以取消了传统的太阳能电池板设置的用于防冰雹撞击的钢化玻璃、以及用于粘结钢化玻璃和太阳能电池的EVA材料层，达到了增加太阳能电池板接收的太阳光的总量的目的，显著提高了由太阳能转化成的电能的总量，在偏远无电地区具有较广泛的使用价值；
3、本发明改进了液压缸的结构，通过环形活塞垫，改变了活塞对液压油的反作用力方向，从而减小了液压油泵输出端需要克服的来自活塞的反作用力，使得活塞在缸筒内的移动更加顺畅，有效地降低了液压油泵的输出功耗；在低温环境中，即使液压油出现流速慢、部分凝固的现象导致作用于活塞的作用力小，也能允许液压油泵在不增加过多的功耗、提供更强的输出压力的前提下使本装置正常工作。

附图说明

[0020] 此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：图1为本发明的结构示意图；
图2为液压缸的结构示意图。

[0021] 附图中标记及对应的零部件名称：1-底座，2-石柱，3-U形槽，4-液压缸，401-缸筒，402-第一油管，403-第二油管，404-活塞杆，405-活塞，406-第一销孔，407-导向套，408-第二销孔，409-缸盖，410-环形活塞垫，5-支柱，6-太阳能电池箱，7-挡板，8-太阳能电池，9-铝合金框架。

具体实施方式

[0022] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。实施例

[0023] 如图1和图2所示，本发明为一种高光电转换率的太阳能电池片，包括太阳能电池箱6，太阳能电池箱6的形状为直角三棱柱，太阳能电池箱6的斜面上设置有太阳能电池8和铝合金框架9，太阳能电池箱6的下方设置有底座1，底座1上设置有石柱2，太阳能电池箱6的底面上铰链连接有支柱5、液压缸4，液压缸4的最大伸展长度等于支柱5的长度，支柱5的铰接端到太阳能电池箱6斜面的距离大于液压缸4的铰接端到太阳能电池箱6斜面的距离，支柱5的底端固定在石柱2上，液压缸4的下端通过销轴连接有U形槽3，U形槽3的底面固定在石柱2上，U形槽3的方向被配置为，当太阳能电池箱6的底面平行于水平面时，U形槽3的U形通槽的中轴线垂直于太阳能电池箱6的矩形侧面。液压缸4包括一端开放的缸筒401、以及与开放端螺栓连接的缸盖409，缸筒401侧面设置有第一油管402和第二油管403，缸筒401封闭端的外侧固定有第一销孔406，第一销孔406通过相匹配的销轴与U形槽3连接，缸筒401内设置有活塞405、导向套407，活塞405中固定有活塞杆404，活塞杆404朝向缸盖409的一端活动贯穿导向套407、缸盖409、且螺栓连接有第二销孔408，第二销孔408铰接在太阳能电池箱6的底面，活塞405两端均设置有环形活塞垫410，环形活塞垫410的外径等于缸筒401的内径，环形活塞垫410的内径沿活塞405至缸筒401的两端逐渐增大。缸筒401、活塞杆404、活塞405和环形活塞垫410的中轴线相互重合。沿所述太阳能电池箱6斜面的四条边均设置有挡板7，四条挡板7组合成一个挡板框。

[0024] 安装本装置时，将第一销孔406、U形槽3通过相匹配的销轴连接，第二销孔408铰接在太阳能电池箱6底部。使用本装置时，在平时需要接收太阳光的时候，调整液压缸4，使液压缸4的活塞杆最大限度伸出液压缸4的缸筒，保持太阳能电池箱6的底面平行于水平面，太阳能电池8与水平面的角度为10°。当天气预报通知会出现下雨或冰雹的时候，调整液压缸4，使得活塞杆进入液压缸4的缸筒内，同时液压缸4绕U形槽3内的销轴旋转，太阳能电池8与水平面之间的倾斜角度逐渐增大，并最终接近垂直于水平面的位置。相对于太阳能电池箱6平时需要接受太阳光的位置，调整后能够避免大部分冰雹击打在太阳能电池8上。

[0025] 本发明能够通过调整太阳能电池箱6的角度而抵御冰雹的冲击，极大限度的保护了太阳能电池，延长了使用寿命；同时，因为能够躲避冰雹的冲击，所以取消了钢化玻璃、以及EVA材料层，增加太阳能电池板接收的太阳光的总量，显著提高了由太阳能转化成的电能的总量，在偏远无电地区具有较广泛的使用价值。

[0026] 以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。