专利名称：近球面太阳角度检测器及应用其的太阳能电池装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种近球面太阳角度检测器及应用其的太阳能电池装置。
背景技术：
随着煤炭、石油、天然气、铀等常规能源供给的即将枯竭和环保压力的增加，能源供给转向利用太阳能电池，它是一种能把光能直接转化为电能的清洁能源。尽管太阳照射到地球的能量非常巨大，但是具体到某一时刻某一小面积内，太阳能量不高并且不稳定，这就限制了太阳能电池这种清洁能源的应用。因此，进一步提高太阳能电池效率，达到广泛应用就显得非常有意义。很直观简便的方法就是设计一种高效的太阳角度检测器以便跟踪太阳变化角度，并且它的运行及维护成本都较低，但是现有的太阳角度检测器存在不够实用和结构复杂等不足。 目前，在太阳角度检测时采用被动式检测可以消除累积误差，在太阳能电池跟踪时感光元件主要用光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管或硅光电池，检测方法大多采用四象限传感器、五象限传感器或通光筒等方法检测太阳角度，但这几种方法它们都有不足之处Cl)四象限传感器、五象限传感器采用太阳光斑感应检测，但因为成本和结构尺寸的限制，其体积不能很大，当入射角较大时光斑投射到检测面外就无法检测到信号；(2)通过通光筒检测，因为要比较对应面的光强差，这也是很困难的，因为检测元件的非线性和灵敏度的原因，相差较大的光强照在两个不同的检测元件上，它们的光生电压或光电导基本相同，极易受到干扰。
发明内容
本发明针对上述现有技术存在的问题作出改进，即本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单、检测效果理想的近球面太阳角度检测器及应用其的太阳能电池装置。为了解决上述技术问题，本发明的技术方案一是一种近球面太阳角度检测器，包括两个对称间隔设置的底座，两个底座相接近的一端均具有一个球面缺口，两个球面缺口之间形成一个近球面的球缺形凹槽，所述球缺形凹槽的表面设置有反射层，两个底座的上方设置有盖板，所示盖板表面、球缺形凹槽周边以及两个底座之间的间隔内均设置有吸光材料层，所述盖板中间开设有一个直径小于两个底座之间间隔的透光小孔，所述透光小孔的下沿中心为近球面的球心，所述透光小孔内安装有能使光线透过且防止杂物进入的透光片，所述盖板的下侧面在透光小孔的两侧对称设置有光电检测传感器，每个光电检测传感器与透光小孔中心之间的距离为两个底座之间的间隔间距的两倍，两个光电检测传感器的连线投影与两个底座之间的间隔相垂直。为了解决上述技术问题，本发明的技术方案二是一种太阳能电池装置，包括采光板，所述采光板的采光面上安装有一对相互垂直的上述的近球面太阳角度检测器。与现有技术相比，本发明具有以下有益效果该近球面太阳角度检测器结构简单，且制作成本、运行和维护成本均较低，结构尺寸可以做的很小，可以有效地检测到太阳角度的变化，抗干扰能力强，检测效果好，可将其安装于太阳能电池装置的采光面上，有利于太阳能这种清洁能源的推广应用，节能环保。下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明。
图I为本发明实施例一的立体图一。图2为本发明实施例一的立体图二。图3为本发明实施例一的半剖视图。图4为本发明实施例二的示意图。图中1_底座，1-1-球面缺口，2-球缺形凹槽，3-盖板，3-1-透光小孔，4-透光片， 5_光电检测传感器，6-米光板。
具体实施例方式实施例一如图f 3所示，一种近球面太阳角度检测器，包括两个对称间隔设置的底座1，两个底座I相接近的一端均具有一个球面缺口 1-1，两个球面缺口 1-1之间形成一个近球面的球缺形凹槽2，所述球缺形凹槽2的表面镀有反射光线的反射层(图中未绘示)，两个底座I的上方设置有盖板3，所示盖板3表面、球缺形凹槽2周边以及两个底座I之间的间隔内均黏贴有吸收光线的吸光材料层(图中未绘示)，所述盖板3中间开设有一个直径小于两个底座I之间间隔的透光小孔3-1，所述透光小孔3-1的下沿中心为近球面的球心，所述透光小孔3-1内安装有能使光线透过且防止杂物进入的透光片4，所述盖板3的下侧面在透光小孔3-1的两侧对称设置有光电检测传感器5，每个光电检测传感器5与透光小孔3-1中心之间的距离为两个底座I之间的间隔间距的两倍，两个光电检测传感器5的连线投影与两个底座I之间的间隔相垂直。在本实施例一中，所述两个光电检测传感器5为光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管以及硅光电池中的任意一种的两个或任意两种的组合。所述底座I可以是由金属、塑料等材料制成，所述金属可以是纯金属或合金，例如不锈钢，所述塑料可以是ABS、PC或PET等，当然底座I的材质还可以是陶瓷或木质等。所述透光片4为透明玻璃片，但不局限于此，还可以是由其它透明材质制作的片材，例如透明的树脂片或塑料片。在本实施例一中，如果将两个底座I之间的间隔去掉，那么两个球面缺口 1-1就构成完整的球缺形凹槽2，所述球缺形凹槽2的球心为盖板3中间的透光小孔3-1下沿；因为两个底座I之间有一个很小的间隔，并且这个间隔的尺寸与球缺形凹槽2的球心半径相比小很多，因此可以把球缺形凹槽2看成近球面。在本实施例一中，将垂直于两个底座I之间间隔的方向定为X方向，将平行于两个底座I之间间隔的方向定为Y方向，将盖板3到两个底座I之间间隔的方向定为Z正方向，将坐标原点定在透光小孔3-1的中心。当YZ平面照过来的光线透过透光小孔3-1后将照射在两个底座I之间的间隔内，光线被吸光材料吸收不产生反射。而从X正方向斜照过来的光线透过小孔3-1后将入射到X负方向，经过球缺形凹槽2表面反射层的反射到达盖板3上靠近X负方向一侧的光电检测传感器5上。因为球缺形凹槽2表面反射层的反射，只要入射的光线是X正方向斜照过来，它反射后都会射在盖板3上靠近X负方向一侧的光电检测传感器5上，与Y的数值无关。同样，从X负方向斜照过来的光线透过小孔3-1后将入射到X正方向，经过球缺形凹槽2表面反射层的反射到达盖板3上靠近X正方向一侧的光电检测传感器5上。也就是说，用这种近球面太阳角度检测器能容易检测出太阳是否垂直入射或是偏向哪一侧，只要不是YZ平面照过来的光线，经过反射后都会照在面积很小的两个光电检测传感器5中的一个上面。因此，它只检测有没有光线照在光电检测传感器5上面，不必进行相对值比较，它是数字量而不是模拟量的运算，因此控制电路非常简单，抗干扰能力也非常高，并且结构尺寸也可以做的很小。实施例二 实际上，采用被动式检测对于太阳角度偏差大小并 不要求，只要知道太阳与采光面的角度偏差和方向，就可以逐步跟踪调整太阳能电池采光板的姿态，因此在太阳能电池装置的采光面上安装近球面太阳角度检测器就可以达到较好的效果。如图4所不，一种太阳能电池装置，包括米光板6,所述米光板6的米光面上安装有一对相互垂直的上述的近球面太阳角度检测器，其中一个近球面太阳角度检测器位于另一个近球面太阳角度检测器的边上。在本实施例二中，该太阳能电池装置可以进行采光面双轴控制，根据近球面太阳角度检测器检测到太阳光线偏差就可以控制太阳能电池采光板的姿态。以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
权利要求
1.一种近球面太阳角度检测器，其特征在于包括两个对称间隔设置的底座，两个底座相接近的一端均具有一个球面缺口，两个球面缺口之间形成一个近球面的球缺形凹槽，所述球缺形凹槽的表面设置有反射层，两个底座的上方设置有盖板，所示盖板表面、球缺形凹槽周边以及两个底座之间的间隔内均设置有吸光材料层，所述盖板中间开设有一个直径小于两个底座之间间隔的透光小孔，所述透光小孔的下沿中心为近球面的球心，所述透光小孔内安装有能使光线透过且防止杂物进入的透光片，所述盖板的下侧面在透光小孔的两侧对称设置有光电检测传感器，每个光电检测传感器与透光小孔中心之间的距离为两个底座之间的间隔间距的两倍，两个光电检测传感器的连线投影与两个底座之间的间隔相垂直。
2.根据权利要求I所述的近球面太阳角度检测器，其特征在于所述两个光电检测传感器为光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管以及硅光电池中的任意一种的两个或任意两种的组合。
3.根据权利要求I所述的近球面太阳角度检测器，其特征在于所述底座的材质为金属或塑料。
4.根据权利要求I所述的近球面太阳角度检测器，其特征在于所述透光片的材质为透明玻璃或透明塑料。
5.一种太阳能电池装置，包括采光板，其特征在于所述采光板的采光面上安装有一对相互垂直的如权利要求I所述的近球面太阳角度检测器。
全文摘要
本发明涉及一种近球面太阳角度检测器，包括两个对称间隔设置的底座，两个底座均具有一个球面缺口，两个球面缺口之间形成一个近球面的球缺形凹槽，所述球缺形凹槽表面设置有反射层，两个底座上方设置有盖板，所示盖板表面、球缺形凹槽周边以及两个底座之间的间隔内均设置有吸光材料层，所述盖板中间开设有一个直径小于两个底座之间间隔的透光小孔，所述透光小孔下沿中心为近球面的球心，所述盖板下侧面在透光小孔两侧对称设置有光电检测传感器，每个光电检测传感器与透光小孔中心之间的距离为两个底座之间的间隔间距的两倍，两个光电检测传感器的连线投影与两个底座之间的间隔相垂直；还涉及一种应用其的太阳能电池装置，其结构简单、检测效果好。
文档编号G01C1/00GK102944217SQ20121047631
公开日2013年2月27日 申请日期2012年11月22日 优先权日2012年11月22日
发明者吴瑞坤, 吴承燕 申请人:福建恒昌电子科技有限公司