專利名稱：：光伏巡日探測器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種光伏巡日探測器，具體地說，涉及一種能夠響應(yīng)太陽方位而輸出連續(xù)信號(hào)的光電探測部件的光伏巡日探測器。
背景技術(shù)：
：在各種利用太陽能資源的裝置(例如，太陽能發(fā)電設(shè)備)中，越來越多地使用光電轉(zhuǎn)換的太陽能電池板，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與之外，另外一種方法是對(duì)太陽能電池板的角度進(jìn)行調(diào)節(jié)。下面的公式表示出了光電轉(zhuǎn)換太陽能電池板表面獲得光照度e(即，光能量)e=e。C0S，其中，9為入射光線與被照表面的法線之間的夾角，e。表示e為o(即太陽光垂直入射)時(shí)太陽能電池板表面所獲得光照度。光照度越大，能夠獲得的光電流也越大。根據(jù)上述公式可知，如果將9的變化控制在±5°之內(nèi)，e的下降不超過0.5x;但是如果9的變化達(dá)到30%，則e的下降會(huì)達(dá)到14x，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柲茈姵匕宓慕嵌冗M(jìn)行調(diào)節(jié)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)在圖l中以框圖的形式示意性地示出。如圖i所示，太陽能電池板角度調(diào)節(jié)系統(tǒng)r包括光伏巡日探測器2'、系統(tǒng)控制器3'和轉(zhuǎn)角執(zhí)行機(jī)構(gòu)4'。光伏巡日探測器測量入射太陽光線相對(duì)于太陽能電池板法線的方位，并將測量信號(hào)提供給系統(tǒng)控制器進(jìn)行處理，系統(tǒng)控制器響應(yīng)于由光伏巡日探測器輸出的表示太陽方位的信號(hào)，向轉(zhuǎn)角執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出控制信號(hào)。最后，轉(zhuǎn)角控制機(jī)構(gòu)根據(jù)所接收的控制信號(hào)對(duì)太陽能電池板的角度進(jìn)行調(diào)節(jié)。目前已有的能夠提供太陽方位信號(hào)的光伏巡日探測器如圖2所示，這是一種點(diǎn)陣式光伏巡日探測器2'。該點(diǎn)陣式光伏巡日探測器2'的主要功能部件是由五個(gè)光敏元件11-15構(gòu)成的探測單元。點(diǎn)陣式光伏巡日探測器2'以這樣的方式安裝在太陽能電池板5上，s卩，光伏巡日探測器2'的法線與太陽能電池板5的法線重合。當(dāng)太陽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ll能夠接收陽光從而輸出電信號(hào)。當(dāng)太陽光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光而輸出電信號(hào)。通過判斷五個(gè)光敏元件中哪一個(gè)具有輸出信號(hào)，可得知太陽光相對(duì)于法線的傾斜方向。但是，這種點(diǎn)陣式的光伏巡日探測器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，在陽光入射位置位于中心光敏元件ll與其外圍的光敏元件之間的部分時(shí)，光伏巡日探測器2'無輸出信號(hào)，這時(shí)無法判斷太陽的方位，從而使得對(duì)太陽能電池板的角度調(diào)節(jié)不夠精確。目前，也有一種光伏巡日探測器，見公開號(hào)為cn101149259的專利申請(qǐng)，其殼體內(nèi)只有一個(gè)光電探測部件，也可以在殼體側(cè)面上再設(shè)有一個(gè)輔助探測器，輔助探測器內(nèi)有一個(gè)光電探測部件。這種光伏巡日探測器的測量精度要好于點(diǎn)陣式的光伏巡日探測器，但是還不能完全滿足實(shí)際需要。
發(fā)明內(nèi)容為了克服上述現(xiàn)有的光伏巡日探測器的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供一種能夠以連續(xù)信號(hào)來表示太陽方位并且測量精度更高的光伏巡日探測器。本發(fā)明的光伏巡日探測器，包括殼體，殼體的頂部具有能夠透光的縫隙，包括第一光電探測部件、第二光電探測部件和第三光電探測部件，其中，第一、第二光電探測部件都包括在光敏材料基片上形成的兩個(gè)形狀相同的光電探測元件，所述的兩個(gè)形狀相同的光電探測元件能夠各自響應(yīng)于通過所述縫隙入射的太陽光而提供的電信號(hào)，殼體側(cè)面上還設(shè)有輔助探測器，所述的第三光電探測部件位于輔助探測器內(nèi)，太陽光能夠通過所述輔助探測器入射到所述第三光電探測部件上。所述的第一和第二光電探測部件的光敏材料基片為矩形，所述第一和第二光電探測元件為所述矩形的對(duì)角線劃分而形成的兩個(gè)直角三角形的區(qū)域；所述的第一和第二光電探測部件的光敏材料基片為圓形，所述第一和第二光電探測元件為所述圓形的直徑劃分而形成的兩個(gè)半圓形的區(qū)域；所述的第一和第二光電探測部件的光敏材料基片為菱形，所述第一和第二光電探測元件為所述菱形的對(duì)角線劃分而形成的兩個(gè)三角形的區(qū)域；所述的第一和第二光電探測部件的光敏材料基片為橢圓形，所述第一和第二光電探測元件為所述橢圓形的軸劃分而形成的兩個(gè)半橢圓形的區(qū)域；所述第一和第二光電探測元件響應(yīng)于入射太陽光而提供的電信號(hào)分別為^和l2，所述入射太陽光的光面于所述第一或第二光電探測元件的法平面之間的夾角通過以下公式來表述Tgci=[(VI》/ft+I》PC，其中，C是所述光伏巡日探測器的常數(shù)。所述的第三光電探測部件的探測視場與第一、第二光電探測部件的探測視場均有交疊；所述的第一光電探測部件包括第一、第二光電探測元件，第二光電探測部件包括第三和第四光電探測元件，所述的第三和第四光伏探測器元件位于第一和第二光電探測元件所形成的區(qū)域的旁側(cè)。所述的第三探測部件位于第一和第二光電探測部件的旁側(cè)。與點(diǎn)陣式光伏巡日探測器不同，由本發(fā)明的光伏巡日探測器輸出的信號(hào)與電池板的方位角具有特定數(shù)值關(guān)系，從而提高了太陽能電池板角度調(diào)節(jié)系統(tǒng)對(duì)太陽能電池板進(jìn)行調(diào)節(jié)的精度。另外，由本發(fā)明的光伏巡日探測器提供給系統(tǒng)控制器的光電信號(hào)經(jīng)處理后所得到的信號(hào)是一個(gè)差分相對(duì)值，該信號(hào)受外部太陽光的強(qiáng)弱變化的影響較小，因而能夠改進(jìn)太陽能電池板角度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的可靠性。與公開號(hào)為CN101149259中的光伏巡日探測器相比，本發(fā)明的測量精度更高，總視場范圍更廣，大大提高了產(chǎn)品的應(yīng)用范圍。下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方案對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步地詳細(xì)說明。圖1為太陽能電池板角度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為點(diǎn)陣式的光伏巡日探測器的俯視圖；圖3為本發(fā)明的實(shí)施例1的光伏巡日探測器的立體圖4是實(shí)施例1中的第一、第二光電探測部件的俯視圖5為光入射到圖4所示的第一光電探測部件上的光路立體圖6是與圖5相對(duì)應(yīng)的光路平面圖；圖7是太陽光穿過殼體的縫隙入射到圖3所示的第一光電探測部件101上的形成的光帶的俯視圖；圖8為實(shí)施例1中光伏巡日探測器的探測范圍示意圖9為實(shí)施例2中的第一、第二光電探測部件的俯視圖；圖10為入射太陽光在圖9所示的第一光電探測部件101上的光帶的俯視圖11為實(shí)施例3的第一、第二光電探測部件的俯視圖12為實(shí)施例4的第一、第二光電探測部件的俯視圖。其中，l為外殼，2為光攔板，3為安裝部件，4為電接口，5為光攔板的槽，6為輔助探測器，101為第一光電探測部件，101a、101b分別為第一光電探測部件的第一、第二光電探測元件，102為第二光電探測部件，102a、102分別為第二光電探測部件的第三、第四光電探測元件，103為第三光電探測部件，11、12、13、14、15為光敏元件，1'為太陽能電池板角度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，2'為光伏巡日探測器，3'為系統(tǒng)控制器，4'為轉(zhuǎn)角執(zhí)行機(jī)構(gòu)。具體實(shí)施方式實(shí)施例1如圖3、圖4所示，本發(fā)明的光伏巡日探測器包括殼體，殼體的頂部具有兩道能夠透光的縫隙，還包括第一光電探測部件101和第二光電探測部件102，每個(gè)光電探測部件都包括在同一光敏材料基片上刻出的兩個(gè)形狀相同的光電探測元件，第一光電探測部件包括第一、第二光電探測元件101a、101b，第二光電探測部件包括第三和第四光電探測元件102a、102b，第三和第四光伏探測器元件102a、102b，位于第一和第二光電探測元件101a、101b所形成的區(qū)域的旁側(cè)。光敏材料基片為矩形，每個(gè)光電探測元件為相應(yīng)的矩形基片的對(duì)角線劃分而形成的兩個(gè)形狀相同的直角三角形的部分，傾斜角為e，每個(gè)光電探測元件能夠各自響應(yīng)于通過縫隙入射的太陽光而提供的電信號(hào)，電信號(hào)的值與第一光電探測元件或相應(yīng)的第二探測元件受陽光照射的面積成正比。第一、第二光電探測部件101、102都設(shè)置在殼體內(nèi)部，該殼體可為長方體形狀，其頂部具有縫隙，陽光能夠透過縫隙入射到殼體內(nèi)部，第一、第二光電探測部件的設(shè)置方式為其與殼體頂面平行，殼體的縫隙在每個(gè)光電探測部件上的正投影垂直于相應(yīng)的光電探測部件的矩形區(qū)域的兩邊，并與矩形區(qū)域中的中線重合。如圖3所示，殼體包括外殼l，光攔板2，光學(xué)碼盤(圖3中未示出)，安裝部件3和電接口4。殼體的作用在于保護(hù)其內(nèi)部的光電監(jiān)測部件，并形成兩個(gè)能夠透過陽光的縫隙，使得陽光能夠入射到殼體內(nèi)的第一光電探測部件101和第二光電探測部件102上(圖3中未示出)。外殼1和光攔板2通常由重量較輕的金屬(如鋁)制成，外殼1與光攔板2接合(通常采用卡合或粘合的方式)用以對(duì)其內(nèi)部部件形成保護(hù)。外殼1上部具有與光攔板2相接合的開口，而光攔板2具有槽5，以使得太陽光能夠進(jìn)入光伏巡日探測器的內(nèi)部，通常需要對(duì)外殼1和光攔板2的內(nèi)表面進(jìn)行處理(例如，超黑處理)，以使得光線不能透過外殼l進(jìn)入內(nèi)部，以及避免通過光攔板2進(jìn)入內(nèi)部的光線漫反射以減少或避免出現(xiàn)噪聲信號(hào)。另外，由于光伏巡日探測器通常長期在露天環(huán)境下工作，容易被空氣氧化或被雨水腐蝕，因此需要對(duì)外殼1和光攔板2的外表面進(jìn)行防氧化腐蝕的處理。光伏巡日探測器的光學(xué)碼盤(圖3中未示出)位于光攔板2的下方，由防輻射光學(xué)玻璃制成，并具有與光攔板2的槽5相對(duì)應(yīng)的光縫。光學(xué)碼盤的光縫通過光刻形成，使得太陽光線能夠通過。光伏巡日探測器可通過安裝部件3固定在太陽能電池板上的任何位置處，只要光電探測部件平面與太陽能電池板平面相平行即可，如圖3所示，安裝部件3可為外殼1上形成的多個(gè)凸緣，各個(gè)凸緣上具有至少一個(gè)用以將光伏巡日探測器固定于太陽能電池板的孔。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，在太陽能電池板的相應(yīng)位置形成有與凸緣上的孔相對(duì)應(yīng)的孔，使得能夠通過螺釘使兩者結(jié)合。凸緣可與外殼l一體形成，作為一種選擇，其也可通過焊接等其他方式固定至外殼。安裝部件可具有本領(lǐng)域公知的其他形式，而不受限于本發(fā)明實(shí)施例的特定公開。可采用任意一種體積小、可靠性高的電連接器(例如，航空密封插接件)來將光伏巡日探測器的輸出電信號(hào)提供給系統(tǒng)控制器。光伏巡日探測器具有與所采用的電連接器相對(duì)應(yīng)的電接口4，為了降低環(huán)境因素的不利影響，通常需要對(duì)電接口和電連接器進(jìn)行處理，例如，防潮處理。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，應(yīng)該將電接口4設(shè)置在光伏巡日探測器外殼的朝向地面的一側(cè)，以避免雨水通過電接口4進(jìn)入到外殼1內(nèi)。第一光電探測部件101與第二光電探測部件102的形狀相同，且都位于同一平面上，因此，兩者光路圖是相同的，因此本說明書中僅提供第一光電探測部件101的相關(guān)的光路圖。如圖5、圖6所示，陽光垂直于第一光電探測部件101入射形成的光面與實(shí)際入射陽光形成的光面之間的夾角為a，虛線h是第一光電探測部件101平面的法線，因此，入射光線1與h之間的夾角是a。第一光電探測部件101的第一和第二光電探測元件101a、101b響應(yīng)于入射太陽光而提供的電信號(hào)分別為^和l2，入射太陽光的光面與第一或第二光電探測部件的法平面之間的夾角通過以下公式來表述Tga=[(Vg/ft+I》PC，其中，C是光伏巡日探測器的常數(shù)。從公式中可以看出，通過確定的光電探測部件，如果已知Ii和^的值，就能夠計(jì)算出a的大小。如圖7所示，線a和a'分別與第一光電探測部件101的第一、第二光電探測元件101a、101b形成的矩形區(qū)域的左右兩端重合，線e為元件101a和101b形成的矩形的中線，而線b則表示入射太陽光在光電探測部件101上所形成的光帶，當(dāng)光帶b與線e重合時(shí)，元件101a和101b受陽光照射的面積相等，因此元件101a和101b的輸出電信號(hào)L和12相等，根據(jù)公式可知，a為0，S卩，陽光垂直于太陽能電池板入射，當(dāng)光帶b從線e向線a或a'移動(dòng)時(shí)，通過測量輸出的電信號(hào)^和l2，可根據(jù)公式(l)計(jì)算出對(duì)應(yīng)的a值該區(qū)域?yàn)橛行y量區(qū)域，當(dāng)光帶b超出線a或a'時(shí)，元件101a和101b均無輸出信號(hào)。6如圖3所示，本實(shí)施例的光伏巡日探測器中的殼體側(cè)面上還設(shè)有輔助探測器6，輔助探測器6內(nèi)設(shè)置有第三光電探測部件103，太陽光能夠通過輔助探測器6入射到第三光電探測部件103上。第三光電探測部件103的探測視場與第一、第二光電探測部件101、102的探測視場均有交疊。第三探測部件103位于第一和第二光電探測部件101、102的旁側(cè)。在實(shí)際應(yīng)用中，太陽能電池板的角度調(diào)節(jié)系統(tǒng)通常在傍晚日落之后驅(qū)動(dòng)太陽能電池板向東移動(dòng)，使其對(duì)準(zhǔn)第二天的日出方位。但是，如果由于天氣原因，早上的陽光很弱，但是下午天氣放晴，有可能出現(xiàn)太陽所在位置超出了第一和第二光電探測部件101、102的探測范圍時(shí)，此時(shí)第三探測部件103能夠接受陽光照射，因而具有電信號(hào)輸出至系統(tǒng)控制器，系統(tǒng)控制器可輸出相應(yīng)信號(hào)以驅(qū)動(dòng)太陽能電池板運(yùn)動(dòng)，使得第一或第二光電探測部件IOI、102能夠接收陽光照射。如圖8所示，第一光電探測部件101能夠響應(yīng)于與第三探測部件103的法線h'的夾角在士小內(nèi)的入射光線而產(chǎn)生輸出電信號(hào)。第三光電探測部件103的探測視場與第一、第二光電探測部件IOI、102的探測視場均有交疊，即具有夾角"，以確保光伏巡日探測器能夠在任何時(shí)間檢測到太陽的方位。實(shí)施例2與實(shí)施例l相比，本實(shí)施例中的第一、第二光學(xué)探測部件IOI、102的光敏材料基片為圓形，如圖9所示，相應(yīng)的第一和第二光電探測元件為圓形的直徑d劃分而形成的兩個(gè)半圓形的區(qū)域。虛線g表示的是殼體的縫隙垂直投影。如圖10所示，當(dāng)陽光垂直于光電探測部件101入射時(shí)，所形成的光帶應(yīng)通過圓心，并與直徑d形成夾角9，虛線f和f'是通過直徑d的兩個(gè)端點(diǎn)，并與虛線g平行的線，當(dāng)光帶從線g向線f或f'移動(dòng)時(shí)，元件101a和101b受陽光照射的面積發(fā)生變化，因而其各自輸出的電信號(hào)^和l2也發(fā)生相應(yīng)變化，通過所得到的L和12能夠計(jì)算獲得入射光線相對(duì)于光電探測部件101平面的法線的傾斜角。實(shí)施例3與實(shí)施例l相比，本實(shí)施例中光學(xué)探測部件的光敏材料基片為菱形。如圖ll所示，第一和第二光電探測元件為菱形的對(duì)角線劃分而形成的兩個(gè)三角形的區(qū)域。實(shí)施例4與實(shí)施例l相比，本實(shí)施例中光學(xué)探測部件的光敏材料基片為橢圓形。如圖12所示，第一和第二光電探測元件為橢圓形的軸劃分而形成的兩個(gè)半橢圓形的區(qū)域。本發(fā)明與點(diǎn)陣式光伏巡日探測器以及公開號(hào)為CN101149259的光伏巡日探測器在性能上的參數(shù)對(duì)比，如下表所示表1本發(fā)明與現(xiàn)有產(chǎn)品的性能參數(shù)對(duì)照表<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>權(quán)利要求一種光伏巡日探測器，包括殼體，殼體的頂部具有能夠透光的縫隙，其特征在于，包括第一光電探測部件、第二光電探測部件和第三光電探測部件，其中，第一、第二光電探測部件都包括在光敏材料基片上形成的兩個(gè)形狀相同的光電探測元件，所述的兩個(gè)形狀相同的光電探測元件能夠各自響應(yīng)于通過所述縫隙入射的太陽光而提供的電信號(hào)，殼體側(cè)面上還設(shè)有輔助探測器，所述的第三光電探測部件位于輔助探測器內(nèi)，太陽光能夠通過所述輔助探測器入射到所述第三光電探測部件上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏巡日探測器，其特征在于，所述的第一和第二光電探測部件的光敏材料基片為矩形，所述第一和第二光電探測元件為所述矩形的對(duì)角線劃分而形成的兩個(gè)直角三角形的區(qū)域。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏巡日探測器，其特征在于，所述的第一和第二光電探測部件的光敏材料基片為圓形，所述第一和第二光電探測元件為所述圓形的直徑劃分而形成的兩個(gè)半圓形的區(qū)域。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏巡日探測器，其特征在于，所述的第一和第二光電探測部件的光敏材料基片為菱形，所述第一和第二光電探測元件為所述菱形的對(duì)角線劃分而形成的兩個(gè)三角形的區(qū)域。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏巡日探測器，其特征在于，所述的第一和第二光電探測部件的光敏材料基片為橢圓形，所述第一和第二光電探測元件為所述橢圓形的軸劃分而形成的兩個(gè)半橢圓形的區(qū)域。6.根據(jù)權(quán)利要求2或3或4或5所述的光伏巡日探測器，其特征在于，所述第一和第二光電探測元件響應(yīng)于入射太陽光而提供的電信號(hào)分別為Ii和l2，所述入射太陽光的光面于所述第一或第二光電探測元件的法平面之間的夾角通過以下公式來表述<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>其中，C是所述光伏巡日探測器的常數(shù)。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏巡日探測器，其特征在于，所述的第三光電探測部件的探測視場與第一、第二光電探測部件的探測視場均有交疊。8.根據(jù)權(quán)利要求2或3或4或5所述的光伏巡日探測器，其特征在于，所述的第一光電探測部件包括第一、第二光電探測元件，第二光電探測部件包括第三和第四光電探測元件，所述的第三和第四光伏探測器元件位于第一和第二光電探測元件所形成的區(qū)域的9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光伏巡日探測器，其特征在于，所述的第三探測部件位于第一和第二光電探測部件的旁側(cè)。全文摘要本發(fā)明公開了一種光伏巡日探測器，包括殼體，殼體的頂部具有能夠透光的縫隙，包括第一光電探測部件、第二光電探測部件和第三光電探測部件，其中，第一、第二光電探測部件都包括在光敏材料基片上形成的兩個(gè)形狀相同的光電探測元件，所述的兩個(gè)形狀相同的光電探測元件能夠各自響應(yīng)于通過所述縫隙入射的太陽光而提供的電信號(hào)，殼體側(cè)面上還設(shè)有輔助探測器，所述的第三光電探測部件位于輔助探測器內(nèi)，太陽光能夠通過所述輔助探測器入射到所述第三光電探測部件上。本發(fā)明的光伏巡日探測器輸出的信號(hào)與電池板的方位角具有特定數(shù)值關(guān)系，從而提高了太陽能電池板角度調(diào)節(jié)系統(tǒng)對(duì)太陽能電池板進(jìn)行調(diào)節(jié)的精度。文檔編號(hào)H01L25/03GK101692445SQ200910033408公開日2010年4月7日申請(qǐng)日期2009年6月19日優(yōu)先權(quán)日2009年6月19日發(fā)明者盧森,吉基祥,張小琴,王興民,肖正德,費(fèi)建民申請(qǐng)人:科強(qiáng)能源系統(tǒng)工程股份有限公司