一种光伏板的无源自驱动杂物清洁与雨水防护装置

本发明涉及光伏板的清洁与防护装置，尤其涉及一种光伏板的无源自驱动杂物清洁与雨水防护装置，属于新能源装备。

背景技术：

1、光伏电站是国家支持力度极大的绿色能源项目。在太阳能电池中，光伏板是实现光电转换的核心部件。裸露于室外的光伏板表面时常出现动物粪便粘附或树叶覆盖的现象。被杂物遮蔽的光伏板会成为负载消耗电池组件的能量，且自身也会发热，即热斑效应。热斑效应不仅会对光伏板造成损伤，还会影响发电效率。目前，光伏板表面杂物清除主要有人工擦拭和借助雨水冲刷两种方式，加装清洁装置虽能及时清理杂物，但仍需额外电能。

2、光伏板由晶硅构建而成，由于其晶体特性，不可避免地会产生微裂纹。当大量雨水冲刷光伏板时，水分经由封装材料渗入裂纹内与电池单元指状电极的银浆发生反应，导致银离子分散；经太阳照射，银离子与封装材料中添加物反应生成氧化银和硫化银，之后沿着裂纹路径形成黑色或白色的线状图案，称为蜗牛纹，其会导致发电效率大幅降低。

3、太阳能和雨水能等可再生能源取之不尽、用之不竭，常见的能量采集方式包括太阳能发电、温差发电和压电发电等。因此，如何将自然界中的能源高效地转换为电能并对装置进行驱动以实现特定功能极为关键。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种光伏板的无源自驱动杂物清洁与雨水防护装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、本发明的技术方案如下。

3、一种光伏板的无源自驱动杂物清洁与雨水防护装置，包括光伏板自清洁系统和雨水防护系统，光伏板自清洁系统由光伏板、光伏板边框、丝杆、电机、滑杆、丝母、清洁辊、拉伸弹簧、导热铜板、t型铜导热杆、温差发电片、导线一、蓄水池、鱼鳞状遮阳片、连杆、支杆、活塞、l型进水管、直型进水管、喷淋管、喷淋孔和蓄水池连接板组成，光伏板正面安装清洁辊，清洁辊上端通过两个拉伸弹簧与光伏板边框上部固定，清洁辊通过两端丝母分别与光伏板边框一端的丝杆螺纹连接、另一端的滑杆滑动连接，电机与丝杆下端键连接，光伏板背面设有左右两个导热铜板，两个导热铜板分别通过两个t型铜导热杆与温差发电片两端连接，导线一的一端与温差发电片连接、另一端与电机连接，光伏板斜上方设置蓄水池，蓄水池内安装有由连杆串联的鱼鳞状遮阳片，直型进水管与蓄水池底部连通，活塞置于直型进水管内并通过支杆与清洁辊连接，两个l型进水管的进水端与直型进水管连接，出水端与喷淋管连接，喷淋管底部设置有多个喷淋孔；雨水防护系统包括摩擦纳米发电片、导线二、连接杆、滑柱、扭转弹簧、环形滑轨、铁块、转轴、轴套、电磁铁、吸水海绵、导线三和支撑柱，摩擦纳米发电片由铜电极、ptfe板和亚克力板构成，ptfe板与亚克力板机械贴合，两块铜电极分别置于ptfe板的顶面和亚克力板的底面，导线二的一端与铜电极连接、另一端与导线三的一端连接，导线三的另一端与电磁铁连接，连接杆的一端与摩擦纳米发电片连接、另一端与扭转弹簧的一端连接，两个滑柱固定于连接扭转弹簧的连接杆一端，扭转弹簧的另一端与铁块连接，铁块固定于轴套上，转轴和轴套转动连接，滑柱贯穿环形滑轨，两块电磁铁中间连接有吸水海绵。

4、所述电机驱动丝杆转动，所述丝杆带动清洁辊在光伏板上向下移动，所述清洁辊与光伏板相互摩擦将沉积在光伏板上的杂物去除，为避免对光伏板造成刮痕，所述清洁辊内部材质为pvdf、外部材质为橡胶，所述鱼鳞状遮阳片与连杆滚动连接，所述连杆固定安装在蓄水池池壁，降雨时蓄水池收集雨水，雨水通过使鱼鳞状遮阳片转动进入蓄水池内，所述紧密排列的鱼鳞状遮阳片可以有效减少水分的蒸发，所述蓄水池通过蓄水池连接板与支撑柱固定，所述直型进水管和l型进水管与光伏板平行设置。

5、所述摩擦纳米发电片外部包覆有聚氨酯防水材料，转轴与两个环形滑轨的圆心重合，保证连接杆与铁块同步转动，所述两个滑柱可在环形滑轨内绕转轴滑动，初始状态下连接杆、扭转弹簧和铁块处同一水平线，所述扭转弹簧处于自然状态。

6、本发明的有益效果在于：（1）利用光伏板上杂物自身热斑效应所产生的温差使温差发电片产生电流，从而驱动丝杆带动清洁辊去除光伏板上的杂物，清洁辊的移动同时又带动水雾从喷淋管中均匀喷出对光伏板进行清洗，这种无源自驱动杂物清洁为维持光伏发电效率的稳定提供了强有力的保障。（2）雨水拍打摩擦纳米发电片使其发电，由雨水浸湿的吸水海绵连接的两块电磁铁通电产生磁场，吸引磁块，进而使作为雨水挡板的摩擦纳米发电片转动至光伏板上方位置，防止光伏板被强降雨冲刷，其大幅提升了光伏板的使用寿命。综上，应用本发明的技术方案完全可实现光伏板的无源自驱动杂物清洁和雨水防护功能，且适用性广、无能源消耗、绿色环保。

技术特征：

1.一种光伏板的无源自驱动杂物清洁与雨水防护装置，包括光伏板自清洁系统和雨水防护系统，其特征在于，光伏板自清洁系统由光伏板、光伏板边框、丝杆、电机、滑杆、丝母、清洁辊、拉伸弹簧、导热铜板、t型铜导热杆、温差发电片、导线一、蓄水池、鱼鳞状遮阳片、连杆、支杆、活塞、l型进水管、直型进水管、喷淋管、喷淋孔和蓄水池连接板组成，光伏板正面安装清洁辊，清洁辊上端通过两个拉伸弹簧与光伏板边框上部固定，清洁辊通过两端丝母分别与光伏板边框一端的丝杆螺纹连接、另一端的滑杆滑动连接，电机与丝杆下端键连接，光伏板背面设有左右两个导热铜板，两个导热铜板分别通过两个t型铜导热杆与温差发电片两端连接，导线一的一端与温差发电片连接、另一端与电机连接，光伏板斜上方设置蓄水池，蓄水池内安装有由连杆串联的鱼鳞状遮阳片，直型进水管与蓄水池底部连通，活塞置于直型进水管内并通过支杆与清洁辊连接，两个l型进水管的进水端与直型进水管连接，出水端与喷淋管连接，喷淋管底部设置有多个喷淋孔；雨水防护系统包括摩擦纳米发电片、导线二、连接杆、滑柱、扭转弹簧、环形滑轨、铁块、转轴、轴套、电磁铁、吸水海绵、导线三和支撑柱，摩擦纳米发电片由铜电极、ptfe板和亚克力板构成，ptfe板与亚克力板机械贴合，两块铜电极分别置于ptfe板的顶面和亚克力板的底面，导线二的一端与铜电极连接、另一端与导线三的一端连接，导线三的另一端与电磁铁连接，连接杆的一端与摩擦纳米发电片连接、另一端与扭转弹簧的一端连接，两个滑柱固定于连接扭转弹簧的连接杆一端，扭转弹簧的另一端与铁块连接，铁块固定于轴套上，转轴和轴套转动连接，滑柱贯穿环形滑轨，两块电磁铁中间连接有吸水海绵。

2.根据权利要求1所述的一种光伏板的无源自驱动杂物清洁与雨水防护装置，其特征在于，所述电机驱动丝杆转动，所述丝杆带动清洁辊在光伏板上向下移动，所述清洁辊与光伏板相互摩擦将沉积在光伏板上的杂物去除，为避免对光伏板造成刮痕，所述清洁辊内部材质为pvdf、外部材质为橡胶，所述鱼鳞状遮阳片与连杆滚动连接，所述连杆固定安装在蓄水池池壁，降雨时蓄水池收集雨水，雨水通过使鱼鳞状遮阳片转动进入蓄水池内，所述紧密排列的鱼鳞状遮阳片可以有效减少水分的蒸发，所述蓄水池通过蓄水池连接板与支撑柱固定，所述直型进水管和l型进水管与光伏板平行设置。

3.根据权利要求1所述的一种光伏板的无源自驱动杂物清洁与雨水防护装置，其特征在于，所述摩擦纳米发电片外部包覆有聚氨酯防水材料，转轴与两个环形滑轨的圆心重合，保证连接杆与铁块同步转动，所述两个滑柱可在环形滑轨内绕转轴滑动，初始状态下连接杆、扭转弹簧和铁块处同一水平线，所述扭转弹簧处于自然状态。

技术总结
本发明涉及光伏板的清洁与防护装置，尤其涉及一种光伏板的无源自驱动杂物清洁与雨水防护装置，包括光伏板自清洁系统和雨水防护系统。本发明设计的无源自驱动杂物清洁与雨水防护装置可利用光伏板上杂物自身热斑效应所产生的温差使温差发电片产生电流，从而驱动丝杆带动清洁辊将杂物去除，清洁辊的移动同时又带动水雾从喷淋管中均匀喷出对光伏板进行清洗，有效防止了光伏发电效率的降低；雨水拍打摩擦纳米发电片使其发电，由雨水浸湿的吸水海绵连接的两块电磁铁通电产生磁场，吸引磁块，进而使摩擦发电片作为挡板转动至光伏板上方位置，防止光伏板被强降雨冲刷，提高了光伏板的使用寿命。

技术研发人员：王剑,侯明欢,张建军
受保护的技术使用者：西华大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/19