專利名稱：太陽(yáng)能電池板除塵方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種太陽(yáng)能電池板除塵方法。
背景技術(shù)：
太陽(yáng)能電池板在使用一段時(shí)間后，灰塵會(huì)積聚在其感光面上，降低電池板的供電能力。在一些缺少雨水的地方以及太空中，這個(gè)問題尤為嚴(yán)重。沙漠中的太陽(yáng)能發(fā)電廠通常具有大量的電池板，人工除塵的工作量大、成本高；家用太陽(yáng)能電池板通常設(shè)置在屋頂，不便進(jìn)行人工除塵；飛行器太陽(yáng)能電池板在飛行過程中的除塵也是一個(gè)尚未被解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種對(duì)太陽(yáng)能電池板的感光面進(jìn)行除塵的方法。該方法基于克拉德尼效應(yīng)(Chladni’ s effect)，逆克拉德尼效應(yīng)和振動(dòng)減摩效應(yīng)這三個(gè)物理原理，利用太陽(yáng)能電池板的駐波彎曲振動(dòng)進(jìn)行除塵。本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)
一種太陽(yáng)能電池板除塵方法，將駐波振動(dòng)激勵(lì)裝置設(shè)置在太陽(yáng)能電池板電池板的背面中央或/和其他位置，用于激勵(lì)太陽(yáng)能電池板的駐波彎曲振動(dòng)。所述駐波振動(dòng)激勵(lì)裝置為壓電元件和/或夾心式聲學(xué)換能器.
所述壓電元件的形狀為圓型、環(huán)型、方形或長(zhǎng)方形，壓電元件的工作模態(tài)為徑向伸縮模態(tài)、長(zhǎng)度或?qū)挾壬炜s模態(tài)、厚度振動(dòng)模態(tài)或厚度剪切模態(tài)。所述太陽(yáng)能電池板為方形、長(zhǎng)方形或圓形，且太陽(yáng)能電池平行設(shè)置或者傾斜設(shè)置。當(dāng)太陽(yáng)能電池板做駐波彎曲振動(dòng)時(shí)，由于克拉德尼效應(yīng)，感光面上的灰塵會(huì)向朝著振動(dòng)節(jié)線和/或節(jié)圓(振動(dòng)位移為零的位置)移動(dòng)，并停留在這些節(jié)線和/或節(jié)圓上。通過這一方法，可將感光面上的灰塵集中到振動(dòng)節(jié)線和/或節(jié)圓上，減少灰塵對(duì)感光面的遮擋，提高太陽(yáng)能電池板的供電能力。由于克拉德尼效應(yīng)在空氣和真空中都能發(fā)生，基于克拉德尼效應(yīng)的除塵方法即可用于正常環(huán)境下的太陽(yáng)能電池板除塵，也可用于空間飛行器的太陽(yáng)能電池板除塵。當(dāng)太陽(yáng)能電池板做駐波彎曲振動(dòng)時(shí)，由于逆克拉德尼效應(yīng)，感光面上的灰塵會(huì)向朝著振動(dòng)反節(jié)線和/或反節(jié)圓(振動(dòng)位移幅值為最大的位置)移動(dòng)，并停留在這些位置上。通過這一方法，可將感光面上的灰塵集中到振動(dòng)反節(jié)線和/或反節(jié)圓上，減少灰塵對(duì)感光面的遮擋，提高太陽(yáng)能電池板的供電能力。當(dāng)太陽(yáng)能電池板做駐波彎曲振動(dòng)時(shí)，由于振動(dòng)減摩效應(yīng)，在太陽(yáng)能電池板感光面上灰塵與感光面之間的摩擦カ變小，灰塵會(huì)因?yàn)殡姵匕宓膬A斜和重力的影響，從電池板表面落下。太陽(yáng)能電池板的振動(dòng)試驗(yàn)表明商業(yè)化的太陽(yáng)能電池板最少能承受30cm/s (零-峰值)的振動(dòng)速度，而本發(fā)明的除塵效果在10 cm/s (零-峰值)的振動(dòng)速度時(shí)就可出現(xiàn)，因而本發(fā)明的除塵方法是可行的。


圖I為本發(fā)明太陽(yáng)能電池板除塵方法實(shí)施例I的正視示意 圖2為本發(fā)明太陽(yáng)能電池板除塵方法實(shí)施例I的側(cè)視示意 圖3為本發(fā)明太陽(yáng)能電池板除塵方法實(shí)施例2的側(cè)視示意圖。圖中1、5 :太陽(yáng)能電池板，2 :振動(dòng)節(jié)線，3、4 :壓電元件，6、8 :灰塵，7 :灰塵移動(dòng)方向。
具體實(shí)施例方式在克拉德尼效應(yīng)中，位于彎曲振動(dòng)表面上的微小顆粒向振動(dòng)節(jié)點(diǎn)、節(jié)線和節(jié)圓移動(dòng)，并聚集在這些振動(dòng)節(jié)點(diǎn)、節(jié)線和節(jié)圓處?？死履嵝?yīng)由彎曲振動(dòng)面和微小顆粒之間的沖擊引起。在逆克拉德尼效應(yīng)中，位于彎曲振動(dòng)表面上的微小顆粒向振動(dòng)反節(jié)點(diǎn)、反節(jié)線和反節(jié)圓移動(dòng)，并聚集在這些振動(dòng)反節(jié)點(diǎn)、反節(jié)線和反節(jié)圓處。逆克拉德尼效應(yīng)是由振動(dòng)面上的微渦流引起。在振動(dòng)減摩效應(yīng)中，位于振動(dòng)面上的微小顆粒和振動(dòng)面之間的摩擦カ變小。一般認(rèn)為振動(dòng)減摩效應(yīng)是由微小顆粒和振動(dòng)面之間的瞬間分離引起。克拉德尼效應(yīng)和振動(dòng)減摩效應(yīng)可用于地面環(huán)境和真空環(huán)境中的太陽(yáng)能電池板除塵；由于需要微渦流，逆克拉德尼效應(yīng)只能用于非真空環(huán)境的太陽(yáng)能電池板除塵。上述為本發(fā)明的理論原理，現(xiàn)結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)ー步描述。實(shí)施例ー的結(jié)構(gòu)如圖1，圖2所示。直徑為20mm、厚5mm的壓電兀件被粘結(jié)在尺寸為IOOmmX IOOmmX I. 5mm的太陽(yáng)能電池板的背部中央。壓電元件在厚度方向被極化，其徑向振動(dòng)的機(jī)電耦合系數(shù)Kp為O. 59，機(jī)械品質(zhì)因數(shù)Qm為1500，居里點(diǎn)溫度為350° C，介電損耗系數(shù)為O. 3%，徑向楊氏模量為7200 N/m2。太陽(yáng)能電池板水平放置，總質(zhì)量為Ig的干燥土壤粉碎物被均勻地撒在太陽(yáng)能電池板的感光面上用以模擬灰塵。當(dāng)頻率為IIOkHz、幅值為300V0-P的交流電壓施加在該壓電元件上時(shí)，壓電元件做徑向振動(dòng)，在太陽(yáng)能電池板中能激勵(lì)出如圖I所示的彎曲超聲振動(dòng)即駐波振動(dòng)，該駐波振動(dòng)能在2分鐘內(nèi)把感光面上的灰塵移動(dòng)并聚集到振動(dòng)節(jié)線處。在相同的陽(yáng)光照射強(qiáng)度下，該振動(dòng)除塵方法能使得太陽(yáng)能電池板的輸出電能增加6%。實(shí)施例ニ的結(jié)構(gòu)如圖3所示。直徑為20mm、厚5mm的壓電兀件被粘結(jié)在尺寸為IOOmmX IOOmmX I. 5mm的太陽(yáng)能電池板背部上方端部的中央。太陽(yáng)能電池板傾斜角度為45°。壓電元件在厚度方向被極化，其徑向振動(dòng)的機(jī)電耦合系數(shù)Kp為O. 59，機(jī)械品質(zhì)因數(shù)Qm為1500，居里點(diǎn)溫度為350° C，介電損耗系數(shù)為O. 3%，徑向楊氏模量為7200 N/m2?？傎|(zhì)量為Ig的干燥土壤粉碎物被均勻地撒在太陽(yáng)能電池板的感光面上用以模擬灰塵。當(dāng)頻率為IIOkHz、幅值為300V0-P的交流電壓施加在該壓電元件上時(shí)，壓電元件做徑向振動(dòng)，在太陽(yáng)能電池板中能激勵(lì)出駐波振動(dòng)，利用太陽(yáng)能電池板的駐波振動(dòng)，減少太陽(yáng)能電池板表面灰塵和感光板之間的摩擦力，井利 用太陽(yáng)能電池板的傾斜和重力，使得這些表面灰塵沿著太陽(yáng)能電池板向下移動(dòng)并從電池板表面落下，以減少灰塵對(duì)感光表面的遮擋、提高太陽(yáng)能電池板的發(fā)電效率。該超聲駐波振動(dòng)能在I分鐘內(nèi)把感光面上的灰塵移動(dòng)到太陽(yáng)能電池板下方端部并使之落下，在相同的陽(yáng)光照射強(qiáng)度下，該振動(dòng)除塵方法能使得太陽(yáng)能電池板的輸出電能增加9%。壓電元件被粘結(jié)在電池板的背面中央或/和其他位置，壓電元件的形狀可以是圓型、環(huán)型、方形或長(zhǎng)方形，壓電元件的工作模態(tài)可以是徑向伸縮模態(tài)、長(zhǎng)度或?qū)挾壬炜s模態(tài)、厚度振動(dòng)模態(tài)以及厚度剪切模態(tài)。也可使用夾心式聲學(xué)換能器激勵(lì)駐波振動(dòng)，通過克拉德尼效應(yīng)、逆克拉德尼效應(yīng)和/或振動(dòng)減摩效應(yīng)達(dá)到除塵目的，夾心式聲學(xué)換能器被粘結(jié)在電池板的背面中央或/和其他位置。也可以將多個(gè)壓電元件和/或夾心式超聲換能器被粘結(jié)在電池板的的背面，用于激勵(lì)太陽(yáng)能電池板的駐波振動(dòng)。本發(fā)明采用的駐波振動(dòng)激勵(lì)裝置，不僅僅限于本發(fā)明所描述的壓電元件和 夾心式聲學(xué)換能器，只要能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)生駐波振動(dòng)的裝置都可以應(yīng)用。
權(quán)利要求
1.一種太陽(yáng)能電池板除塵方法，其特征在于將駐波振動(dòng)激勵(lì)裝置設(shè)置在太陽(yáng)能電池板電池板的背面中央或/和其他位置，用于激勵(lì)太陽(yáng)能電池板的駐波彎曲振動(dòng)。
2.如權(quán)利要求I所述太陽(yáng)能電池板除塵方法，其特征在于所述駐波振動(dòng)激勵(lì)裝置為壓電元件和/或夾心式聲學(xué)換能器。
3.如權(quán)利要求2所述太陽(yáng)能電池板除塵方法，其特征在于所述壓電元件的形狀為圓型、環(huán)型、方形或長(zhǎng)方形，壓電元件的工作模態(tài)為徑向伸縮模態(tài)、長(zhǎng)度或?qū)挾壬炜s模態(tài)、厚度振動(dòng)模態(tài)或厚度剪切模態(tài)。
4.如權(quán)利要求3所述太陽(yáng)能電池板除塵方法，其特征在于所述太陽(yáng)能電池板為方形、長(zhǎng)方形或圓形，且太陽(yáng)能電池平行設(shè)置或者傾斜設(shè)置。
全文摘要
本發(fā)明涉及太陽(yáng)能電池板的表面除塵方法。本發(fā)明利用壓電元件或夾心式超聲換能器在太陽(yáng)能電池板中激勵(lì)起駐波彎曲振動(dòng)，利用克拉德尼效應(yīng)(chladni’seffect)把太陽(yáng)能電池板感光表面的灰塵移動(dòng)到振動(dòng)節(jié)線和節(jié)圓位置，和/或利用逆克拉德尼效應(yīng)把太陽(yáng)能電池板感光表面的灰塵移動(dòng)到振動(dòng)反節(jié)線和反節(jié)圓位置，和/或利用超聲減摩效應(yīng)和重力，使得傾斜的太陽(yáng)能電池板表面上的灰塵落下，以減少這些表面灰塵對(duì)太陽(yáng)能電池板供電能力的負(fù)面影響。利用本發(fā)明中的技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能電池板在使用過程中的自動(dòng)除塵，提高供電能力，減少維護(hù)費(fèi)用。
文檔編號(hào)H01L31/05GK102688873SQ201210142870
公開日2012年9月26日 申請(qǐng)日期2012年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月10日
發(fā)明者張琪, 胡俊輝 申請(qǐng)人:胡俊輝