用于追踪聚光的MEMS微镜阵列智能玻璃板的制作方法

用于追踪聚光的mems微镜阵列智能玻璃板
技术领域
1.本发明属于太阳能技术领域，涉及太阳能聚光跟踪结构的改进，具体为一种用于追踪聚光的mems微镜阵列智能玻璃板。


背景技术：

2.太阳能被誉为地球上最清洁的能源，但受限于太阳能电池的材料、光伏组件的损耗、地理位置不同产生的辐照不均以及太阳方向时刻变化造成的光能浪费，致使太阳能的发电效率受到影响。太阳能聚光跟踪装置可以使太阳能电池板随时正对太阳，让光线随时垂直照射太阳能电池板，显著提高太阳能光伏组件的发电效率。
3.如中国专利（授权公告号cn202110446u）公开了一种“太阳能聚光跟踪装置”。其包括环形支架、行走装置和聚光光伏装置，环形支架上设有行走装置，行走装置上设有聚光光伏装置，行走装置由电机、行走轮一和行走轮二组成，行走轮一上设有电机，行走轮一和行走轮二与聚光光伏装置连接，环形支架上设有链条，链条通过链轮与电机连接，聚光光伏装置由聚光镜和光伏组件组成，聚光镜下部设有光伏组件。
4.现有的太阳能发电设备中所采用的聚光跟踪装置尺寸大、结构复杂、笨重且聚光精度不高，影响了太阳能的发电效率；且大多为机械结构，能耗较大，也不易实现精确的太阳能电池板偏转角度控制。


技术实现要素：

5.本发明提供了一种用于追踪聚光的mems微镜阵列玻璃板，该微镜的驱动方式为静电驱动，通过控制电压可以使微镜进行0
∼
90
°
的偏转以适应太阳高度角的变化，达到追踪聚光的功能。
6.为了实现本发明的目的，采用以下技术方案：用于追踪聚光的mems微镜阵列智能玻璃板，包括控制电路和反馈电路，还包括微镜玻璃板、太阳高度角传感器；所述微镜玻璃板包括由数片微镜构成的mems微镜阵列，每片微镜从下至上依次设置有基底、下电极层、保护层、牺牲层、支持层、金属层、补偿层以及悬空设置在补偿层上方的上电极层、玻璃层；所述金属层包括前端的固定部、后端的旋转部以及连接的铰接件，所述补偿层、支持层分别设置在金属层的旋转部上、下两侧，金属层的旋转部、支持层、补偿层共同构成悬臂；所述上电极层与下电极层、金属层分别与控制电路的电压输出端正、负极电连接；太阳高度角传感器的输出端与反馈电路的输入端电连接，反馈电路的输出端与控制电路的信号输入端电连接，通过太阳高度角传感器提供的数据调整上电极层与下电极层、金属层的电压大小，驱动单片微镜的悬臂以铰接件为圆心进行角度偏转。
7.为了进一步提高本发明的效果，还可以采用以下技术方案：如上所述的用于追踪聚光的mems微镜阵列智能玻璃板，所述基底为玻璃镜面，所述下电极层为气相沉积在玻璃镜面上的ito氧化铟锡膜。
8.如上所述的用于追踪聚光的mems微镜阵列智能玻璃板，所述保护层为设置在下电极层上的二氧化硅或氮化硅层，金属层为铝金属层。
9.如上所述的用于追踪聚光的mems微镜阵列智能玻璃板，所述金属层的旋转部初始状态与基底水平。
10.如上所述的用于追踪聚光的mems微镜阵列智能玻璃板，所述单片微镜的悬臂的角度偏转范围为0
‑
90
°
。
11.如上所述的用于追踪聚光的mems微镜阵列智能玻璃板，所述微镜玻璃板两侧中间垂直安装支架，两根支架的上端分别与太阳能电池条两端固定连接；所述太阳高度角传感器安装在支架上。
12.如上所述的用于追踪聚光的mems微镜阵列智能玻璃板，所述微镜玻璃板以太阳能电池条垂直面两侧分为左侧微镜玻璃、右侧微镜玻璃，所述太阳高度角传感器设置有两个，分别用于控制左侧微镜玻璃、右侧微镜玻璃上单片微镜的悬臂偏转。
13.本发明与现有技术相比的有益效果：本发明的微镜玻璃板包括由数片微镜构成的mems微镜阵列，太阳高度角传感器获得太阳高度角数据，传输到微镜控制电路调整每一个微镜进行相应角度的偏转，使mems微镜阵列在整体上根据位置不同实现不同角度的偏转，使太阳光实时汇聚在太阳能电池条上，实现追踪和聚光的功能，提高太阳能发电效率，简化了传统太阳能追踪装置的机械结构和控制方式。
14.本发明单片微镜可以实现精确的偏转角度调解，驱动方式为静电驱动，功耗小；单片微镜具有0
∼
90
°
的偏转角度范围以适应太阳高度角的变化，能提高太阳光光线的聚光精度。
附图说明
15.图1为本发明中所述单片微镜的结构示意图；图2为本发明中所述微镜玻璃板的结构示意图；图3为本发明的结构示意图。
16.图中，1
‑
基底，2
‑
下电极层，3
‑
保护层，4
‑
牺牲层，5
‑
支持层，6
‑
金属层，7
‑
补偿层，8
‑
上电极层，9
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玻璃层，10
‑
铰接件，11
‑
太阳能电池条，12
‑
左侧微镜玻璃，13
‑
右侧微镜玻璃，14
‑
太阳高度角传感器，15
‑
支架。
具体实施方式
17.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
18.如图1
‑
图3所示，本实施例公开的一种用于追踪聚光的mems微镜阵列智能玻璃板，包括控制电路和反馈电路，还包括微镜玻璃板、太阳高度角传感器14；微镜玻璃板包括由数片微镜构成的mems微镜阵列。
19.继续参见图1，该每片微镜从下至上依次设置有基底1、下电极层2、保护层3、牺牲
层4、支持层5、金属层6、补偿层7以及悬空设置在补偿层7上方的上电极层8、玻璃层9；金属层6包括前端的固定部、后端的旋转部以及连接的铰接件10，所述补偿层7、支持层5分别设置在金属层6的旋转部上、下两侧，金属层6的旋转部、支持层5、补偿层7共同构成悬臂；上电极层8与下电极层2、金属层6分别与控制电路的电压输出端正、负极电连接。
20.本实施例中，该基底1为玻璃镜面，下电极层2为气相沉积在玻璃镜面上的ito氧化铟锡膜。金属层6为铝金属层。电极层与金属层6相连，保护层3设置在电极层上，牺牲层4设在保护层3和支持层5之间，金属层6覆盖在保护层3上。
21.金属层6的前端为固定端，支持层5沉积于后端的金属层6下方，补偿层7沉积在金属层6的上方，金属层6后端、支持层5、补偿层7共同构成悬臂，中间由铰接件10连接，在补偿层7之上有玻璃层9悬空设置，玻璃层9下表面覆有上电极层8，下电极层2沉积在基底1之上，下电极层2与金属层6通过导电胶连接，保护层3设在下电极层2上，牺牲层4经过化学沉积后会消失，且不改变和腐蚀其它结构，支持层5覆于在金属层6下方，补偿层7覆于金属层6上。上电极层8与下电极层2、金属层6中所带电荷为异种电荷，通过控制电压大小,改变静电力，铰接件10为铰链，会随着的静电力的变化进行偏转，悬臂也会偏转相应的角度。
22.太阳高度角传感器14的输出端与反馈电路的输入端电连接，反馈电路的输出端与控制电路的信号输入端电连接，通过太阳高度角传感器14提供的数据调整上电极层8与下电极层2、金属层6的电压大小，驱动单片微镜的悬臂以铰接件10为圆心进行角度偏转。
23.金属层6的旋转部初始状态与基底1水平，即各片微镜的初始倾斜角度近似0
°
。单片微镜的悬臂角度偏转范围为0
∼
90
°
。单片微镜的控制电路可接受太阳高度角传感器14提供的数据，形成反馈电路，以驱动单片微镜进行相应角度的偏转。
24.如图3所示，微镜玻璃板两侧中间垂直安装支架15，两根支架15的上端分别与太阳能电池条11两端固定连接；太阳高度角传感器14安装在支架15上。微镜玻璃板包括由数片微镜构成的mems微镜阵列，以两个支架15的中心线分为左侧微镜玻璃12、右侧微镜玻璃13，太阳能电池条11安装在支架
·
5上端。
25.微镜玻璃板以太阳能电池条11垂直面两侧分为左侧微镜玻璃12、右侧微镜玻璃13，太阳高度角传感器14设置有两个，分别用于控制左侧微镜玻璃12、右侧微镜玻璃13上单片微镜的悬臂偏转。
26.为描述和示例说明，图3中左微镜玻璃、右微镜玻璃各标出了5
×
6片微镜构成的mems微镜阵列，实际上包括了数万片微镜。其中，每片微镜都在外部电路的cmos sram中对应着一个寄存器地址，通过太阳高度角传感器14获得实时太阳高度角传递给微镜的控制电路，进行相应的数据处理，改变输出电压以控制左侧微镜玻璃12、右侧微镜玻璃13内的每片微镜的偏转，跟踪太阳光的光线并实时汇聚在圆柱形太阳能电池条11上，实现高效的太阳能发电。
27.具体实施的选材和方式，以说明书附图为图样，按照说明书附图中各个部件的位置、配合方式实施，采用焊接、铆接、一体成型、卡槽配合等常用的连接方式。实际制作时可以根据实际连接强度需要，无需创造性的选择对应的连接方式、连接点的厚度和强度。
28.本发明未详尽描述的技术内容均为公知技术。