CN106229365B - 一种具备高强度的单晶硅太阳能电池片 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具备高强度的单晶硅太阳能电池片，包括太阳能电池箱、太阳能电池、铝合金框架、底座、石柱、排水槽、引水槽、排水管和储水箱，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。

Description

一种具备高强度的单晶硅太阳能电池片

技术领域

本发明涉及一种太阳能电池装置，具体涉及一种具备高强度的单晶硅太阳能电池片。

背景技术

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。

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。

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

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，目的在于提供一种具备高强度的单晶硅太阳能电池片，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。

本发明通过下述技术方案实现：一种具备高强度的单晶硅太阳能电池片，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，铝合金框架上设置有排水槽，所述排水槽连通外部空间与位于太阳能电池箱内部的引水槽，所述引水槽连接有排水管，还包括设置于底座上的储水箱，所述储水箱内设置有隔板，所述隔板将储水箱内部分为电絮凝区和过滤区、且电絮凝区与过滤区通过隔板上设置的开孔连通，电絮凝区连接排水管，电絮凝区的内壁上设置有若干相互平行的电极板，过滤区的内壁上设置有位于开孔下方的滤网，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。

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。

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。

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。

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。当天气预报通知会下冰雹的时候，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***，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***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***连接远程控制站的控制***，由远程控制站根据天气预报对本装置的液压控制***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。

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。

由于太阳能电池上的氮化硅薄膜具有一定的强度的，允许太阳能电池受到一定的雨水的冲击，再加上干旱地区的雨量本身就不多，没有必要调整太阳能电池箱的角度来避雨。相反，如果能够将这部分雨水收集并加以利用，那么这部分雨水可以解决边远地区军民的部分生活用水问题，使得该地区的人们生活更加便利。为了达到上述目的，本装置在铝合金框架上设置了排水槽，排水槽为通孔结构，连通外部空间和引水槽，引水槽是设置在太阳能电池箱内部的，引水槽连接排水管，排水管下端贯穿太阳能电池箱底面且连接有位于底座上的储水箱。通过上述结构，在下雨时，无需调整太阳能电池箱的角度，落在太阳能电池箱的斜面上的雨水能够通过排水槽进入至引水槽中，并最终通过排水管进入至储水箱中收集。上述结构解决了以下问题：首先，在干旱地区遇到下雨的时候，储水箱中能够收集雨水，这些雨水可以满足居民的部分用水需求，例如冲洗房屋、降温、消防等；其次，即使遇到雨量很大的时候，雨水也会快速从排水槽中流走，不会堆积在太阳能电池箱的斜面上，对太阳能电池表面产生负荷，降低太阳能电池的使用寿命；最后，雨停后，因为大部分表面堆积的雨水通过排水管最终收集在储水箱中，太阳能电池表面少量的雨水能快速蒸发，使装置能够正常工作，同时，还能较大程度地收集到雨水，为偏远地区，尤其是干旱地区的军民生活提供便利，解决了用水困难的问题，具有较广泛的使用价值。

由于雨水是呈弱酸性的，通过储水箱收集的雨水用途较窄，主要用作冲洗房屋、降温、消防等用途。为了更进一步利用储水箱中的水，解决干旱地区的用水问题，本发明在储水箱中设置有隔板，隔板将储水箱内部分为电絮凝区和过滤区，这两个区域通过隔板上设置的开孔连通，优选的，开孔靠近储水箱的顶部，这样能够使得电絮凝区的雨水与电极板充分接触，这里电极板不仅起着电絮凝的作用，同样也起着增加水流流道、延长雨水与电极板的接触时间的作用，使得电絮凝反应更加充分。电絮凝法为现有技术，反应原理是在直流电的作用下，阳极产生铝或铁离子，在经过一系列的水解、聚合的氧化过程后，生成羟基络合物、多核羟基络合物以及氢氧化物，这些物质形成絮凝状物质，能够吸附并分离水中的细菌、灰尘、及部分有害物质，达到净化雨水的目的。目前电絮凝法主要用在制药厂废水、矿业废水、垃圾渗滤液、木材处理废水等领域，而很少应用在雨水的处理过程中。电絮凝区连接排水管，当排水管将雨水排入储水箱中时，雨水首先经过电絮凝区，优选的，排水管靠近储水箱的底部，这样做也是为了增加雨水的流道长度。雨水经过电絮凝后，纯水和絮凝状物质一起通过开孔进入过滤区，过滤区中设置有滤网，能够将电絮凝产生的絮状物质阻挡在滤网上方，经过滤网过滤后，最终排出干净的纯水供人们使用。本发明在储水箱中使用电絮凝法净化雨水，通过电絮凝法形成的絮凝剂即可将雨水中的部分盐离子、灰尘、粉尘和细菌吸附，使得处理后的雨水具有更加广泛的应用范围，例如，人们可以利用净化后的雨水清洗衣物、浇花甚至作为生活用水，这样大大增加了干旱地区的生活用水，使得人们的生活更加便利。

进一步地，引水槽的底面平行于太阳能电池箱的斜面。倾斜的底面能够使引水槽中收集到的水流快速的流向排水管，进一步加速了太阳能电池表面雨水的排放、以及储水箱中雨水的收集。

进一步地，铝合金框架包括横向架和竖向架，所述排水槽均位于横向架上、且沿横向架的一端延伸至另一端。因为太阳能电池是矩形的，所以，本装置的铝合金框架与传统的铝合金框架一样，分为横向架和竖向架，横向架和竖向架相互垂直。排水槽均位于横向架上、且沿横向架的一端延伸至另一端。这样设置的目的是考虑到横向架将太阳能电池分为若干排，由于太阳能电池位于太阳能电池箱的斜面上，所以相邻的两排之间太阳能电池之间的雨水总是从地势高的一排流向地势低的一排，这样就产生了一个问题，即地势高的那排太阳能电池排雨水快，但排的雨水流向了下一排地势低的太阳能电池，造成这一排太阳能电池的雨水堆积量更大，以此类推，地势最低的一排太阳能电池势必堆积最多的雨水。为了解决上述问题，将排水槽设置在横向架上，且长度等于、或者略小于横向架，这样就将每一排太阳能电池作为独立的排水单元，每一排的太阳能电池都能立即将其表面流过的雨水通过排水槽排入至引水槽中，避免了雨水在其表面的堆积，这部分堆积的雨水不仅对太阳能电池造成负荷，容易导致太阳能电池损坏，同时在干旱地区容易蒸发，不利于雨水的收集。

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、本发明通过设置排水槽、排水管、引水槽以及储水箱解决了如下问题，首先，在干旱地区遇到下雨的时候，储水箱中能够收集雨水，这些雨水可以满足居民的部分用水需求，例如冲洗房屋、降温、消防等；其次，即使遇到雨量很大的时候，雨水也会快速从排水槽中流走，不会堆积在太阳能电池箱的斜面上，对太阳能电池表面产生负荷，降低太阳能电池的使用寿命；最后，雨停后，因为大部分表面堆积的雨水通过排水管最终收集在储水箱中，太阳能电池表面少量的雨水能快速蒸发，使装置能够正常工作，同时，还能较大程度地收集到雨水，为偏远地区，尤其是干旱地区的军民生活提供便利，解决了用水困难的问题，具有较广泛的使用价值；

4、本发明在储水箱中使用电絮凝法净化雨水，使得处理后的雨水具有更加广泛的应用范围，例如，人们可以利用净化后的雨水清洗衣物、浇花甚至作为生活用水，这样大大增加了干旱地区的生活用水，使得人们的生活更加便利；

5、本发明将排水槽设置在横向架上，且长度等于、或者略小于横向架，这样就将每一排太阳能电池作为独立的排水单元，每一排的太阳能电池都能立即将其表面流过的雨水通过排水槽排入至引水槽中，避免了雨水在其表面的堆积，这部分堆积的雨水不仅对太阳能电池造成负荷，容易导致太阳能电池损坏，同时在干旱地区容易蒸发，不利于雨水的收集。

附图说明

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为本发明结构的左视图；

图3为储水箱的剖面图。

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，5-支柱，6-太阳能电池箱，7-储水箱，8-太阳能电池，9-铝合金框架，10-引水槽，11-排水管，12-排水槽，13-电极板，14-隔板，15-滤网。

具体实施方式

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

如图1、图2和图3所示，本发明为一种具备高强度的单晶硅太阳能电池片，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，铝合金框架9上设置有排水槽12，排水槽12连通外部空间与位于太阳能电池箱6内部的引水槽10，引水槽10连接有排水管11，还包括设置于底座1上的储水箱7，储水箱7内设置有隔板14，隔板14将储水箱7内部分为电絮凝区和过滤区、且电絮凝区与过滤区通过隔板14上设置的开孔连通，电絮凝区连接排水管11，电絮凝区的内壁上设置有若干相互平行的电极板13，过滤区的内壁上设置有位于开孔下方的滤网15，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，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。引水槽10的底面平行于太阳能电池箱6的斜面。铝合金框架9包括横向架和竖向架，排水槽12均位于横向架上、且沿横向架的一端延伸至另一端。

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。当下雨时，无需调整太阳能电池箱6的角度，雨水会通过排水槽12进入至引水槽10中，并最终通过排水管11进入至储水箱7中，而不会堆积在太阳能电池8上。雨水进入至储水箱7后，首先进入电絮凝区，沿着电极板13从下至上向隔板14上的开孔流动，在流动过程中电极板13使得雨水发生电絮凝反应，生成的絮凝状物质将水中的部分盐离子、灰尘、粉尘和细菌吸附，通过开孔后，纯水与絮凝状物质进入过滤区，通过滤网15过滤后，纯水从储水箱7中排出。

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。

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。

Claims (3)

1.一种具备高强度的单晶硅太阳能电池片，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，铝合金框架(9)上设置有排水槽(12)，所述排水槽(12)连通外部空间与位于太阳能电池箱(6)内部的引水槽(10)，所述引水槽(10)连接有排水管(11)，还包括设置于底座(1)上的储水箱(7)，所述储水箱(7)内设置有隔板(14)，所述隔板(14)将储水箱(7)内部分为电絮凝区和过滤区、且电絮凝区与过滤区通过隔板(14)上设置的开孔连通，电絮凝区连接排水管(11)，电絮凝区的内壁上设置有若干相互平行的电极板(13)，过滤区的内壁上设置有位于开孔下方的滤网(15)，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，所述中轴线垂直于U形槽(3)的U形截面。

2.根据权利要求1所述的一种具备高强度的单晶硅太阳能电池片，其特征在于，所述引水槽(10)的底面平行于太阳能电池箱(6)的斜面。

3.根据权利要求1或2所述的一种具备高强度的单晶硅太阳能电池片，其特征在于，所述铝合金框架(9)包括横向架和竖向架，所述排水槽(12)均位于横向架上、且沿横向架的一端延伸至另一端。