CN102568128A

CN102568128A - 一种无能耗全天候警示灯

Info

Publication number: CN102568128A
Application number: CN2011104045578A
Authority: CN
Inventors: 谢晋; 蒋钧海; 李献春; 劳锟沂
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2011-12-08
Filing date: 2011-12-08
Publication date: 2012-07-11

Abstract

本发明涉及应用太阳能发电领域，尤其涉及一种以新型非晶硅太阳能光伏板为发电装置制作的无能耗全天候警示灯。所述警示灯灯体为长方体结构，其上表面和四个侧面都安装有非晶硅太阳能光伏板；四个侧面安装的光伏板下方安装有LED灯；所述非晶硅太阳能光伏板为光学玻璃或透光度高的树脂，光伏板表面呈四棱台阵列分布形状，光伏板表面镀有减反射氮化硅薄膜，底面镀有非晶硅发电层。该警示灯可以吸收周边空间中的散射光线，利用弱光放电，可以在阴雨天气中产生电能，实现全天候警示，并且微锥塔透镜结构阵列表面可以吸收车灯，无反射。

Description

一种无能耗全天候警示灯

技术领域

本发明涉及应用太阳能发电领域，尤其涉及一种以新型非晶硅太阳能光伏板为发电装置制作的无能耗全天候警示灯。

背景技术

目前人们利用的太阳能的方式主要有光伏发电和光热两种形式。近年来，光伏发电技术越来越多进入人们的视野，太阳能在社会能源结构中所占的比例越来越大，在国民经济中扮演着越来越重要的角色。太阳能光伏发电是太阳能利用的一个主要方面，目前常用的太阳能电池有单晶硅电池、多晶硅电池和非晶硅薄膜电池。在欧美一些国家，因为政府的一些优惠政策及单晶硅、多晶硅电池具有研发早、转化效率高、生产工艺成熟等优点，得到了一定数量的推广。但是单晶硅、多晶硅电池组件的硅料提纯、制取过程中消耗大量的电能，发电成本远高于其他能源形式。经分析，单晶硅、多晶硅电池成本下降有两种途径：提高转化率和降低硅片厚度。根据电池转化率和硅片厚度变化趋势可以测算多晶硅系统价格变化趋势，最高值分别是22%和150m，这个数值接近晶硅的成本极限；根据模型测算，按照年日照1000h测算，2020年多晶硅电池系统的发电成本为2.02元/kW·h；年日照1300h 的发电成本为1.55元/kW·h，这一数据接近晶硅的成本底线，但仍不足以与煤炭等常规能源相比，市场前景日益黯淡。单晶硅、多晶硅电池的这些缺点在客观上为非晶硅薄膜电池的发展提供了契机。

非晶硅薄膜太阳能电非晶硅薄膜太阳能电池是采用辉光放电（GD）、离子体增强化学气相沉积（PECVD）等方法把一层很薄的非晶态气体硅沉积在硅或玻璃等基体上制成的。薄膜太阳能电池具有许多晶体硅太阳能电池没有的优点,例如非晶硅薄膜太阳能电池原材料用量少，晶体硅太阳能电池厚度要在200μm以上，而非晶硅薄膜只需1μm，并且在制造过程中不需切片，材料浪费少；又如制造过程需要温度低、耗能少、能量偿还周期短，单晶硅的生产需要在1400℃下扩散，相比之下非晶硅薄膜太阳能电池基板的的制造只要200~300℃，温度大大降低耗能也减少；通常，晶体硅太阳能电池能量偿还周期为2~3年，而非晶硅太阳能电池能量偿还时间只要1~1.5年。太阳能电池必须通过串联和并联，才能达到用户要求的输出电压和电流等级，电池组件封装互连可能会引起的功率损失；商用的集成型薄膜太阳能电池可以在生产工艺中实现电池互连，避免了像晶体硅太阳能电池组件那样因为封装互连引起的功率损失；因为核心工艺适合制作特大面积无结构缺陷的薄膜，只需改变气相成分或者气体流量便可实现pn结以及相应的迭层结构，生产过程可实现全流程自动化，以便形成大规模生产能力；薄膜太阳电池易于实现集成化，器件功率、输出电压、输出电流都可自由设计，可以较方便地制作出适合不同需求的品种较多的产品。正是这些优点，薄膜太阳能电池已经被作为第二代的太阳能电池，近几年迅猛发展,特别是非晶硅薄膜太阳能电池增量明显。

在一些高速公路的路口和建筑工地，往往需要安放警示灯。普通的警示灯由电线输电，或由干电池供电，其弊端是无法长久自行工作，需要很长的电线或是经常更换电池。特别是在一些危险的地方或是高处，铺设电线和更换电池的工作更加不便。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点与不足，采用薄膜太阳能技术，在薄膜基板上表面加工出四棱台阵列的形状，有效加强非晶硅太阳能光伏板对空间中散射光线的吸收作用，并在此基础上制作出无能耗全天候警示灯。该警示灯发电能力好，耗能小，受天气影响小，即使是弱光也能持续发电。

本发明通过下述技术方案实现：

一种无能耗全天候警示灯，所述警示灯灯体为长方体结构，其上表面和四个侧面都安装有非晶硅太阳能光伏板1；四个侧面安装的光伏板1下方安装有LED灯2；所述非晶硅太阳能光伏板1为光学玻璃或透光度高的树脂，光伏板1表面呈四棱台阵列分布形状，光伏板1表面镀有减反射氮化硅薄膜，底面镀有非晶硅发电层。所述非晶硅发电层薄膜结构为Glass/TCO/p－a－SiC：H/i－a－Si：H/n－a－Si：H/Al。

所述非晶硅太阳能光伏板1通过充电电路和放电电路供电。

所述非晶硅太阳能光伏板1使用普通5号电池作为储能装置。

所述光伏板1的厚度为1.6mm~2mm。

所述四棱台高度为0.6mm~0.8mm，顶角为60°，间距为1mm~1.5mm。

与现有技术相比本发明的有益效果在于：

（1）本发明将表面加工出四棱台形状的太阳能光伏板1组装成立方体的警示灯，使得警示灯受光面积大大增加，光线在其表面经多次折射后被非晶硅电池吸收。特别是对于侧面的光线来说，四棱台形状使光线更容易发生折射，到达电池表面。该发明技术加强了对空间中散射光线的吸收，对天气的依赖程度小，对于推广非晶硅技术具有良好的推动作用。

（2）本发明应用前景好。太阳能光伏板1所用的基板为玻璃，或者利用注塑技术，采用透光度高的树脂也可以大批量制造出本产品，由此可使警示灯成本大大降低，可广泛应用于交通指示灯、建筑工地警示灯等，同时还具有无需更换，长久耐用的特点。

（3）本发明充分考虑对环境的影响。非晶硅太阳能电池能量偿还时间只要1~1.5年，硅薄膜镀层厚度不到1μm。跟普通单晶硅电池相比，电池能量偿还时间短，另外在不增加硅的使用量的前提下，大大提高了太阳能利用率，从而提高了太阳能光伏电池的发电效率。

附图说明

图1为本发明警示灯的三维视图。

图1中：1--非晶硅太阳能光伏板；2--LED灯。

图2为本发明非晶硅太阳能光伏板的左剖结构示意图。

图3为本发明非晶硅太阳能光伏板的俯视结构示意图。

图4为本发明采用的电路设计图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步具体详细描述，但本发明的实施方式不限于此，对于未特别注明的工艺参数，可参照常规技术进行。

实施例

如图1所示，一种无能耗全天候警示灯，该灯体为长方体结构，其上表面和四个侧面都安装有非晶硅太阳能光伏板1；四个侧面安装的光伏板下方安装有LED灯2；所述非晶硅太阳能光伏板1为光学玻璃或透光度高的树脂，光伏板1表面呈四棱台阵列分布形状，光伏板1表面镀有减反射氮化硅薄膜，底面镀有非晶硅发电层。所述非晶硅发电层薄膜结构为Glass/TCO/p－a－SiC：H/i－a－Si：H/n－a－Si：H/Al。

本实施例选用普通玻璃为基板，厚度2mm，利用化学气相沉积法制造，硅烷气体流入真空反应器，利用高频放电等方法分解硅烷，使非晶硅沉积在基板上。由于工业化批量生产的特性，基板比较大，需按要求将大块的基板裁剪成规定尺寸的小块。再在CNC磨床上将玻璃上表面加工成如图2及图3所示的四棱台阵列形状。其中，四棱台高度0.7mm，顶角60°，间距1.2mm，在基板上呈阵列分布。

CNC精密磨床采用零磨削可将玻璃加工表面粗糙度加工至微米级别，随后采用磁流变抛光技术对加工表面进行光整加工，可将普通加工难以完成的V槽内部抛光成类似镜面的外表面。

警示灯内部的蓄能装置为可充电的干电池。干电池、非晶硅电池板1和LED灯2用导线按照图4所示的电路设计连接，电路需具备防反充的功能。白天，非晶硅电池产生电能，一部分供LED灯2发光，剩余部分对干电池充电。到了晚上，全部的电能都由干电池提供。同时，晚上路上的车灯也能产生部分电能储存起来。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种无能耗全天候警示灯，其特征在于，所述警示灯灯体为长方体结构，其上表面和四个侧面都安装有非晶硅太阳能光伏板；四个侧面安装的光伏板下方安装有LED灯；所述非晶硅太阳能光伏板为光学玻璃或透光度高的树脂，光伏板表面呈四棱台阵列分布形状，光伏板表面镀有减反射氮化硅薄膜，底面镀有非晶硅发电层。

2.根据权利要求1所述的无能耗全天候警示灯，其特征在于，所述非晶硅太阳能光伏板通过充电电路和放电电路供电。

3.根据权利要求1所述的无能耗全天候警示灯，其特征在于，所述光伏板的厚度为1.6mm~2mm。

4.根据权利要求1所述的一种非晶硅太阳能光伏板，其特征在于，所述四棱台高度为0.6mm~0.8mm，顶角为60°，间距为1mm~1.5mm。