专利名称：光斑校准技术的制作方法
光斑校准技术技术领域
本发明属于三接面砷化镓光伏电池千倍聚光型太阳能光斑校准技术领域，涉及一种聚焦光斑校准定位技术，其特点是不受多云、阳光强度变化、建筑遮挡、局部表面反射等外在因素干扰也可让三接面砷化镓光伏电池阵列始终处于聚焦光斑中心位置，即实现定位精度误差最小，太阳光能效率最大。
背景技术：
目前，已知的三接面砷化镓光伏电池千倍聚光型太阳能跟踪系统虽然做到了太阳位置的高精度跟踪，但是必需一定的外在条件，受外在条件影响其跟踪精度就会降低，当出现多云、阳光强度变化、建筑遮挡、局部表面反射的情况，直接导致跟踪效率大大降低，针对已知太阳能跟踪系统出现的这种普遍情况，现有提出解决方案是采用软件算法使光伏系统在水平角和俯仰角移动的范围内搜索，通过传感器检测太阳光信号的最强点，来提高太阳光能的利用率。(引用相关文献[期刊论文]《自动化与仪器仪表》ISTic -2010年3期 《高精度太阳能跟踪控制器设计与实现》)此方案在一定条件下固然提高了一定的效率，其精度仍然不能满足三接面砷化镓光伏电池千倍聚光型太阳能对聚光光斑的要求，方案中移动搜索的方式会造成聚焦光斑反复偏移从而降低三接面砷化镓光伏电池的寿命、增加跟踪电机功耗、传动部分磨损、冷却控制、系统控制、光伏输出控制的复杂性。发明内容
本发明提供一种光斑校准技术，用于校准现有三接面砷化镓光伏电池千倍聚光型太阳能跟踪系统的所产生的聚焦光斑精度不够，效率不高的现状。
本发明采用的技术方案是在三接面砷化镓光伏电池阵列的四个边分别布置一颗大小为2mm * 2mm的小尺寸三接面砷化镓光伏电池,而聚焦光斑的形状与三接面砷化镓光伏电池阵列的形状相似，其聚焦光斑大小正好使四个边布置的小尺寸三接面砷化镓光伏电池处于聚焦光斑的边缘处 ，分别引出四个小尺寸三接面砷化镓光伏电池的正负极连接至四个独立电阻型假负载的两端，通过检测四个独立的电阻型假负载的电流得到四个小尺寸三接面砷化镓光伏电池光伏功率并与其处于聚焦光斑边缘的位置共同判断。当上下两个及左右两个小尺寸三接面砷化镓光伏电池的光伏功率分别近似相等，此时表明三接面砷化镓光伏电池阵列准确处于聚焦光斑中心位置。当太阳移动，聚焦光斑就会偏移，四个小尺寸三接面砷化镓光伏电池所处聚焦光斑的边缘位置就会改变，此时上下两个或左右两个小尺寸三接面砷化镓光伏电池的光伏功率就会产生较大偏差，通过其对应位置的小尺寸三接面砷化镓光伏电池光伏功率偏差去驱动水平角或高度角的伺服电机来校准三接面砷化镓光伏电池千倍聚光型太阳能聚焦光斑的偏移误差。由于三接面砷化镓光伏电池对聚光倍数及照射面积的敏感性，在此校准过程中，可认定三接面砷化镓光伏电池阵列始终处于聚焦光斑中心位置。三接面砷化镓光伏电池千倍聚光型太阳能采用的是千倍聚光方式，聚焦光斑强度相当于阳光直射强度的1000倍，而光斑校准技术正是利用了这种高倍聚光方式，云层只要不是对太阳完全遮挡、阳光强度只要不是降低1000倍、建筑及树木只要不是对太阳完全遮挡、局部表面反射最强只不过一倍阳光直射，于是对采用光斑校准定位技术的高倍聚光型太阳能跟踪系统都能起到光斑校准作用。当太阳被云层或树木建筑完全遮挡、阳光因薄雾强度降低，由于太阳光具有散射、折射、反射等特点，依然会在遮挡物的周围或背景形成散射光源、乳光源、大气反射光源等，包括薄雾天气在内，虽然这些光线弱、光源面积变大、形状不规则，但是对于高倍聚光型太阳能仍可形成足够强度较大面积的聚焦光斑，此时光斑校准技术能准确校准太阳能跟踪系统获得太阳移动路线及太阳大致位置，随着太阳移动逐渐露出光环、薄雾逐渐消散，聚焦光斑逐渐缩小、形状逐渐规则，三接面砷化镓光伏电池阵列将也逐渐恢复到聚焦光斑中心位置。在此校准过程中，跟踪系统始终准确跟踪太阳移动路线，并在太阳完全恢复正常状态之前以第一时间、最快的速度、最平稳的伺服电机驱动方式对聚光型太阳能跟踪系统实时光斑校准。针对日全食、日环食、日偏食具有同样功能。
本发明带来的有益效果校准现有聚光型太阳能跟踪系统，使其不受多云、阳光强度变化、建筑遮挡、局部表面反射等外在因素干扰。校准过程中，运行平稳、聚焦光斑渐变稳定、响应速度快。对于采用光斑校准技术的聚光型太阳能跟踪系统组件，能有效提高光伏电池的寿命、降低跟踪电机功耗、传动部分磨损、冷却控制、系统控制、光伏输出控制的复杂性。解决了当前国际上关于外在因素干扰导致现有聚光型太阳能跟踪系统的效率低下、精度频受干扰的重大问题。(相关报告2011年8月17日-19日三亚阳光酒店太阳能热发电技术国际论坛会议上提出云层遮挡导致现有聚光型太阳能跟踪系统的效率低下、精度频受干扰仍是当前重要课题，目前仍没有技术解决方案)。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明图1是采用光斑校准技术设计的三接面砷化镓光伏电池片正视2是三接面砷化镓光伏电池阵列与方形光斑的相对位置示意3是聚焦光斑为圆形时的光斑校准技术应用示意4是聚焦光斑偏移示意中1.光伏电池基板,2.砷化镓电池阵列，3.小尺寸三接面砷化镓光伏电池，4.方形聚焦光斑，5.圆形聚焦光斑。
具体实施方式
根据聚焦光斑的形状及大小，在光伏电池阵列水平与垂直的四个边分别布置2_ * 2mm的小尺寸三接面砷化镓光伏电池各一个，其输出正负极与光伏电池阵列的输出一同引至控制箱内，然后通过电阻型假负载光伏功率探测方式获得伺服电机驱动信号串接至现有的聚光型太阳能跟踪系统伺服电机驱动输出端，在现有聚光型太阳能跟踪系统的初始化、寻找光源、驱动伺服电机运行期间，本光斑校准系统只做传递伺服电机控制信号，一旦聚焦光斑投射到四个分别布置的小尺寸三接面砷化镓光伏电池上时，光斑校准系统就切断现有聚光型太阳能跟踪系统伺服电机驱动输出信号，而采用本身的光斑校准技术进行连续实时光斑校准。附图1是采用光斑校准技术设计的三接面砷化镓光伏电池片正视图，其中(3).小尺寸三接面砷化镓光伏电池是布置在(2).砷化镓电池阵列的四个边上，其位置与(2).砷化镓电池阵列的边距为Imm - 3mm。附图2是三接面砷化镓光伏电池阵列与方形光斑的相对位置示意图，其中(4)方形聚焦光斑要完全覆盖住(2)砷化镓光伏电池阵列， 并且(4)方形聚焦光斑的四边要满足与(3)小尺寸三接面砷化镓光伏电池有的重叠。附图3是聚焦光斑为圆形时的光斑校准技术应用示意图，其中(3)小尺寸三接面砷化镓光伏电池此时需要上下分别竖移左右分别平移至(5)圆形聚焦光斑的边缘处。附图4聚焦光斑偏移示意图，其中(4 )方形聚焦光斑偏右，于是左边(3 )小尺寸三接面砷化镓光伏电池没有聚焦光斑覆盖，而右边(3 )小尺寸三接面砷化镓光伏电池被聚焦光斑完全覆盖，此时右边(3)小尺寸三接面砷化镓光伏电池的输出功率远大于左边(3)小尺寸三接面砷化镓光伏电池的输出功率，由此光斑校准系统产生伺服电机驱动输出信号产生光斑校准动作。
该光斑校准技术已应用于三接面砷化镓光伏电池千倍聚光型太阳能跟踪系统，取得了满意效果。在多云、薄雾天气情况其跟踪效率提高了 25% - 40%，总跟踪效率接近98%。 月统计发电量增加7% — 15%。
权利要求
1.一种光斑校准技术，其主要特征是在光伏电池阵列的四个边分别布置一颗大小为2mm * 2mm的小尺寸三接面砷化镓光伏电池。
2.根据权利要求1所述的光斑校准技术，其特征是聚焦光斑大小正好使四个边布置的小尺寸三接面砷化镓光伏电池处于聚焦光斑的边缘处。
3.根据权利要求1所述的光斑校准技术，其特征是分别引出四个小尺寸三接面砷化镓光伏电池的正负极连接至四个独立电阻型假负载的两端，通过检测四个独立的电阻型假负载的电流得到四个小尺寸三接面砷化镓光伏电池光伏功率并与其处于聚焦光斑边缘的位置共同判断。
全文摘要
一种光斑校准技术，利用小尺寸三接面砷化镓光伏电池布置于聚焦光斑的边缘处，通过检测假负载电流变化获得聚焦光斑准确偏移方向从而实现对聚焦光斑校准的技术，采用此技术可以校准现有跟踪系统对云层遮挡、阳光强度变化、建筑遮挡、局部表面反射等外在因素导致的聚焦精度降低及跟踪效率降低的根本问题，让现有跟踪系统的跟踪精度误差降低为“零”、跟踪效率提高到“100%”的最有效技术。
文档编号H01L31/052GK103022235SQ20111028605
公开日2013年4月3日 申请日期2011年9月24日 优先权日2011年9月24日
发明者冯伟, 李阳, 杨勇, 杨杰, 余杨 申请人:海南聚源光电产业发展有限公司