專利名稱：太陽能發(fā)電裝置及太陽能發(fā)電模塊及溫度調整方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種太陽能發(fā)電裝置及一種具有該太陽能發(fā)電裝置的太陽能發(fā)電模塊及一種溫度調整方法。
背景技術：
隨著工業(yè)的快速發(fā)展，石油燃料逐步耗竭與溫室效應氣體排放問題日益受到全球關注，能源的穩(wěn)定供應已成為全球性的重大課題。相較于傳統(tǒng)燃煤、燃氣式或者核能發(fā)電，太陽能發(fā)電裝置是利用其內的太陽能芯片的光發(fā)電效應直接將光能轉換為電能，因而不會伴隨產生二氧化碳、氮氧化物以及硫氧化物等溫室效應氣體及污染型氣體，并可減少對石油燃料的依賴而提供安全自主的電力來源。目前，太陽能發(fā)電裝置其中的一種類型為聚光型太陽能發(fā)電裝置。該聚光型太陽能發(fā)電裝置使用聚光器，如菲涅耳透鏡(Fresnel Lens)將太陽光會聚至太陽能芯片，以此達到在單位面積內接收更多的太陽光的目的。但，會聚后的太陽光形成的光斑能量集中，容易造成太陽能芯片表面的溫度分布不均，而使太陽能芯片局部過熱，反而導致太陽能芯片的光電轉換效率降低。

發(fā)明內容
有鑒于此，有必要提供一種可提升太陽能芯片光電轉換效率的太陽能發(fā)電裝置及一種具有該太陽能發(fā)電裝置的太陽能發(fā)電模塊及一種溫度調整方法。一種太陽能發(fā)電裝置，其包括至少一個第一太陽能芯片，至少一個液晶變焦透鏡及控制裝置。該至少一個第一太陽能芯片包括受光面。該至少一個液晶變焦透鏡與該受光面相對。該控制裝置用于偵測該受光面的溫度分布，將該溫度分布與預設溫度范圍比較及若該溫度分布超出該預設溫度范圍時，調整該至少一個液晶變焦透鏡的焦距以使該至少一個液晶變焦透鏡的焦點位于該受光面外。—種太陽能發(fā)電模塊，其包括多個上述的太陽能發(fā)電裝置，該多個太陽能發(fā)電裝置以陣列形式排列。一種上述太陽能發(fā)電裝置的太陽能芯片的溫度調整方法，其包括使該控制裝置偵測該受光面的溫度分布；使該控制裝置將該溫度分布與預設溫度范圍比較；及若該溫度分布超出該預設溫度范圍時，使該控制裝置調整該至少一個液晶變焦透鏡的焦距以使該至少一個液晶變焦透鏡的焦點位于該受光面外。與現有技術相比，本發(fā)明的太陽能發(fā)電裝置及太陽能發(fā)電模塊及太陽能發(fā)電裝置的太陽能芯片的溫度調整方法，當太陽能芯片的受光面溫度分布超出該預設溫度范圍時， 調整液晶變焦透鏡的焦距使液晶變焦透鏡的焦點位于受光面外，使太陽能芯片的受光面溫度分布趨于平均，避免太陽能芯片局部過熱，因而提升了太陽能芯片光電轉換效率。


圖1為本發(fā)明第一 實施方式提供的-4中太陽能發(fā)電裝置的立體示意圖。
圖2為圖1中的太陽能發(fā)電裝置的模塊示意圖。
圖3為本發(fā)明第三實施方式提供的--種太陽能發(fā)電模塊的立體示意圖。
圖4為本發(fā)明第四實施方式提供的一4中太陽能發(fā)電裝置的立體示意圖。
圖5為本發(fā)明第五實施方式提供的一4中太陽能發(fā)電裝置的立體示意圖。
圖6為本發(fā)明第六實施方式提供的一4中太陽能發(fā)電裝置的立體示意圖。
主要元件符號說明
太陽能發(fā)電裝置20,60,70,80
太陽能發(fā)電模塊200
基板21,61,81
第一太陽能芯片22,62,72,82
液晶變焦透鏡23,63,83
控制裝置24，64，84
第二太陽能芯片25,65,85
受光面220，720，820
溫度偵測單元240，640，740，840
反饋單元242，642，84具體實施例方式下面將結合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。請參閱圖1及圖2，本發(fā)明第一實施方式提供的一種太陽能發(fā)電裝置20包括一個基板21，一個第一太陽能芯片22，一個液晶變焦透鏡23，一個控制裝置M及一個第二太陽能芯片25。該基板21大致呈長方體形，其可為陶瓷基板。該第一太陽能芯片22安裝在基板 21上以接受太陽光并將太陽光轉換為電能輸出。優(yōu)選地，第一太陽能芯片22的材料選自 III-V族半導體材料，如砷化鎵(GaAs)、砷鋁化鎵(GaAlAs)或磷化銦(InP)，其光電轉換效率較高。第一太陽能芯片22包括一個遠離該基板21的受光面220。液晶變焦透鏡23設置在第一太陽能芯片22的上方與受光面220相對，并用于將太陽光會聚至受光面220。液晶變焦透鏡23中的液晶分子排列可以將平面波調制為拋物面波，使出射光產生聚焦效果。調整施加于液晶分子的電壓值的大小，即可控制液晶變焦透鏡 23焦距的遠近。一般液晶變焦透鏡僅對單一方向線性偏振光有聚焦效果，但為減少入射光之能量損耗，應避免在液晶變焦透鏡使用偏光片。在這種情況下，可使用雙層正交排列的液晶變焦透鏡，如此可在不造成額外的光吸收損耗下，達到所有偏振態(tài)的入射光等量聚焦的效果。該控制裝置M用于偵測該受光面220的溫度分布，將該溫度分布與預設溫度范圍比較及根據比較結果調整該液晶變焦透鏡23的焦距以使該液晶變焦透鏡23的焦點位于該受光面220上或該受光面220外。該預設溫度范圍可儲存于控制裝置M的內置儲存器(圖
4未示)內。具體地，該控制裝置M包括溫度偵測單元240及與該溫度偵測單元240電連接的反饋單元對2。本實施方式中，該溫度偵測單元240為熱電偶，與第一太陽能芯片22的受光面220 接觸以偵測第一太陽能芯片22的受光面220的溫度分布情況?？梢岳斫?，在受光面220上設置越多的熱電偶探測點將能更準確地得知受光面220的實際溫度分布。該反饋單元242為脈沖模式(Pulse Width Modulation, PWM)的反饋單元，如此比連續(xù)模式(Continuous Mode)的反饋單元節(jié)省電能。該反饋單元242用于比較溫度偵測單元240偵測的受光面220的溫度分布與該預設溫度范圍及根據該比較結果調整該液晶變焦透鏡23的焦距。具體地，若該溫度分布在該預設溫度范圍內時，反饋單元242控制作用于液晶變焦透鏡23的電壓，將液晶變焦透鏡23驅動成最大聚焦模態(tài)，使光線透過該液晶變焦透鏡23后，聚焦于第一太陽能芯片22上，亦即液晶變焦透鏡23的焦點位于第一太陽能芯片22的受光面220上。若該溫度分布超出該預設溫度范圍，即包括兩種情況1)該溫度分布的均勻度較低時，如所偵測得到的受光面220的最高溫度與最低溫度的差值大于默認值時；及/或幻所偵測得到的受光面220的最高溫度大于預設溫度時，反饋單元242將驅動液晶變焦透鏡23處于離焦模態(tài)，即使該液晶變焦透鏡23的焦點位于該受光面220外，以分散第一太陽能芯片22溫度，使溫度均勻度提升?？梢岳斫?，上述兩種情況可能同時出現，或其中一種情況出現。該第二太陽能芯片25設置于基板21上，且位于液晶變焦透鏡23在基板21上的正投影外，以使第二太陽能芯片25可以接收太陽光，并將光能轉換為電能以向控制裝置M 及液晶變焦透鏡23提供電力?？梢岳斫猓诙柲苄酒?5的尺寸不限，可根據實際所需而選擇。當然，在其它實施方式中，第二太陽能芯片25可不設置于基板21上，而設置于其它能接收太陽光的地方，只要保持第二太陽能芯片25與控制裝置M及液晶變焦透鏡23電連接即可；及可以不設置第二太陽能芯片25，而直接由外部電源或第一太陽能芯片22向液晶變焦透鏡23，控制裝置M或其它電子元件提供電力。第二太陽能芯片25的材料可與第一太陽能芯片22的材料相同。本發(fā)明第二實施方式提供一種上述太陽能發(fā)電裝置20的第一太陽能芯片22的溫度調整方法，其包括使該控制裝置M偵測該受光面220的溫度分布；使該控制裝置M將該溫度分布與預設溫度范圍比較；若該溫度分布超出該預設溫度范圍時，使該控制裝置M調整該液晶變焦透鏡23 的焦距以使該液晶變焦透鏡23的焦點位于該受光面220外；及若該溫度分布在該預設溫度范圍內時，使控制裝置M調整該液晶變焦透鏡23的焦距以使該液晶變焦透鏡23的焦點位于該受光面220上。綜上所述，本發(fā)明的太陽能發(fā)電裝置，當該溫度分布超出該預設溫度范圍時，調整液晶變焦透鏡的焦距使液晶變焦透鏡的焦點位于受光面外，使太陽能芯片的受光面溫度分布趨于平均，避免太陽能芯片局部過熱，因而提升了太陽能芯片光電轉換效率。進一步地， 反饋單元的電路設計使用PWM模式，可節(jié)省系統(tǒng)電子元件的電能消耗。請參圖3，本發(fā)明第三實施方式提供的一種太陽能發(fā)電模塊200。該太陽能發(fā)電模塊200包括多個太陽能發(fā)電裝置20，該多個太陽能發(fā)電裝置20以陣列形式排列。請參閱圖4，為本發(fā)明第四實施方式提供的一種太陽能發(fā)電裝置60。該太陽能發(fā)電裝置60包括一個基板61，二個第一太陽能芯片62，二個液晶變焦透鏡63、二個控制裝置 64及二個第二太陽能芯片65。每個控制裝置64包括溫度偵測單元640及反饋單元642。每個第一太陽能芯片62，液晶變焦透鏡63、控制裝置64及第二太陽能芯片65的配置與本發(fā)明第一實施方式的太陽能發(fā)電裝置20的第一太陽能芯片22，液晶變焦透鏡23、 控制裝置M及第二太陽能芯片25的配置相同?？梢岳斫猓诒镜谒膶嵤┓绞街?，太陽能發(fā)電裝置可以只包括一個控制裝置，而該控制裝置包括兩個溫度偵測單元及一個反饋單元。該反饋單元分別與該兩個溫度偵測單元及兩個液晶變焦透鏡電連接即可。請參閱圖5，為本發(fā)明第五實施方式提供的一種太陽能發(fā)電裝置70。本實施方式的太陽能發(fā)電裝置70與第一實施方式的太陽能發(fā)電裝置20的不同之處在于控制裝置的溫度偵測單元740。本實施方式中，該溫度偵測單元740為熱像偵測器(Thermal Camera)。該溫度偵測單元740設置于第一太陽能芯片72的上方。該溫度偵測單元740拍攝第一太陽能芯片 72的受光面720紅外影像或其它熱能影像以獲取該受光面720的溫度分布。請參閱圖6，為本發(fā)明第六實施方式提供的一種太陽能發(fā)電裝置80。該太陽能發(fā)電裝置80包括一個基板81，二個第一太陽能芯片82，二個液晶變焦透鏡83、一個控制裝置 84及一個第二太陽能芯片85。每個第一太陽能芯片82及液晶變焦透鏡83的配置與本發(fā)明第五實施方式的太陽能發(fā)電裝置70的第一太陽能芯片72及液晶變焦透鏡的配置相同。控制裝置84包括溫度偵測單元840及反饋單元842。該溫度偵測單元840為熱像偵測器，且該溫度偵測單元840拍攝兩個第一太陽能芯片82的兩個受光面820紅外影像以獲取該兩個受光面820的溫度分布。該第二太陽能芯片85向控制裝置84及液晶變焦透鏡 83提供電力。可以理解，在本第六實施方式中，太陽能發(fā)電裝置可以只包括二個控制裝置，而每個控制裝置包括一個溫度偵測單元及一個反饋單元?？梢岳斫猓景l(fā)明還包括其它實施方式，在這些實施方式中，太陽能發(fā)電模塊包括上述實施方式中的以陣列形式排列的多個太陽能發(fā)電裝置；控制裝置包括多個溫度偵測單元及一個反饋單元，每個溫度偵測單元用于偵測一個第一太陽能芯片的受光面的溫度分布，該反饋單元分別與該多個溫度偵測單元電連接；若該溫度偵測單元為熱像偵測器，可使用一個熱像偵測器偵測多個受光面的溫度分布等。另外，本領域技術人員還可以在本發(fā)明精神內做其它變化。當然，這些依據本發(fā)明精神所做的變化，都應包含在本發(fā)明所要求保護的范圍之內。
權利要求
1.一種太陽能發(fā)電裝置，其包括至少一個第一太陽能芯片，該至少一個第一太陽能芯片包括受光面； 與該受光面相對的至少一個液晶變焦透鏡；及控制裝置，該控制裝置用于偵測該受光面的溫度分布，將該溫度分布與預設溫度范圍比較及若該溫度分布超出該預設溫度范圍時，調整該至少一個液晶變焦透鏡的焦距以使該至少一個液晶變焦透鏡的焦點位于該受光面外。
2.如權利要求1所述的太陽能發(fā)電裝置，其特征在于，該控制裝置包括溫度偵測單元及與該溫度偵測單元電連接的反饋單元，該溫度偵測單元用于偵測該受光面的該溫度分布，該反饋單元用于比較該溫度分布與該預設溫度范圍及根據比較結果調整該至少一個液晶變焦透鏡的焦距。
3.如權利要求2所述的太陽能發(fā)電裝置，其特征在于，該溫度偵測單元為熱電偶或熱像偵測器。
4.如權利要求2所述的太陽能發(fā)電裝置，其特征在于，該反饋單元為脈沖模式的反饋單元。
5.如權利要求2所述的太陽能發(fā)電裝置，其特征在于，該太陽能發(fā)電裝置還包括第二太陽能芯片，該第二太陽能芯片用于向該控制裝置及該液晶變焦透鏡提供電力。
6.如權利要求1所述的太陽能發(fā)電裝置，其特征在于，若該溫度分布在該預設溫度范圍內時，該控制裝置調整該至少一個液晶變焦透鏡的焦距以使該至少一個液晶變焦透鏡的焦點位于該受光面上。
7.一種太陽能發(fā)電模塊，其包括多個如權利要求1至6任一項所述的太陽能發(fā)電裝置， 該多個太陽能發(fā)電裝置以陣列形式排列。
8.一種用于太陽能發(fā)電裝置的太陽能芯片的溫度調整方法，該太陽能發(fā)電裝置包括至少一個第一太陽能芯片，至少一個液晶變焦透鏡及控制裝置，該至少一個第一太陽能芯片包括受光面，該至少一個液晶變焦透鏡與該受光面相對，該溫度調整方法包括使該控制裝置偵測該受光面的溫度分布； 使該控制裝置將該溫度分布與預設溫度范圍比較；及若該溫度分布超出該預設溫度范圍時，使該控制裝置調整該至少一個液晶變焦透鏡的焦距以使該至少一個液晶變焦透鏡的焦點位于該受光面外。
9.如權利要求8所述的溫度調整方法，其特征在于，該控制裝置包括溫度偵測單元及與該溫度偵測單元電連接的反饋單元，該溫度偵測單元用于偵測該受光面的溫度分布，該反饋單元用于比較該溫度分布與該預設溫度范圍及根據比較結果調整該至少一個液晶變焦透鏡的焦距。
10.如權利要求9所述的溫度調整方法，其特征在于，該溫度偵測單元為熱電偶或熱像偵測器。
11.如權利要求9所述的的溫度調整方法，其特征在于，該反饋單元為脈沖模式的反饋單元。
12.如權利要求8所述的溫度調整方法，其特征在于，若該溫度分布在該預設溫度范圍內時，使控制裝置調整該至少一個液晶變焦透鏡的焦距以使該至少一個液晶變焦透鏡的焦點位于該受光面上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種太陽能發(fā)電裝置，其包括第一太陽能芯片，液晶變焦透鏡及控制裝置。該第一太陽能芯片包括受光面。該液晶變焦透鏡與該受光面相對。該控制裝置用于偵測該受光面的溫度分布，將該溫度分布與預設溫度范圍比較及若該溫度分布超出該預設溫度范圍時，調整該液晶變焦透鏡的焦距以使該液晶變焦透鏡的焦點位于該受光面外。本發(fā)明還涉及一種太陽能發(fā)電模塊及一種上述太陽能芯片的溫度調整方法。
文檔編號H02N6/00GK102281015SQ20101019587
公開日2011年12月14日 申請日期2010年6月9日 優(yōu)先權日2010年6月9日
發(fā)明者林怡欣, 韋安琪 申請人:富士邁半導體精密工業(yè)(上海)有限公司, 沛鑫能源科技股份有限公司