高仰煊 楊冠群 李東

摘 要：本文對(duì)目前市場(chǎng)吸塵器普及調(diào)查，總結(jié)優(yōu)劣勢(shì)提出了優(yōu)化思路并加以可行性驗(yàn)證。優(yōu)化現(xiàn)階段對(duì)能源的利用率，增加了光能的新型利用途徑。節(jié)約了生產(chǎn)成本，加強(qiáng)了產(chǎn)品功能性。

關(guān)鍵詞：小型化 經(jīng)濟(jì) 太陽(yáng)能 新型智能

引 言

目前國(guó)內(nèi)智能吸塵器產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，但小型家用吸塵拖地一體化，運(yùn)用太陽(yáng)能電能雙能源智能切換的新型清潔機(jī)器人在國(guó)內(nèi)仍屬空白。 我們的設(shè)計(jì)將大型吸塵機(jī)器縮小化，同時(shí)功耗也隨之減小，使將太陽(yáng)能供電使用成為可能加上水箱抹布在吸塵的同時(shí)實(shí)現(xiàn)細(xì)致擦地的功能 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、社會(huì)的進(jìn)步，化石能源的供不應(yīng)求，人們對(duì)能源提出越來(lái)越高的要求，尋找新能源成為當(dāng)前人類(lèi)面臨的迫切課題。照射在地球上的太陽(yáng)能非常巨大，大約40分鐘照射在地球上的太陽(yáng)能，足以供全球人類(lèi)一年能量的消耗。

1項(xiàng)目設(shè)計(jì)思路與應(yīng)用理念

1.1項(xiàng)目前景與實(shí)施意義

隨著人類(lèi)科學(xué)技術(shù)發(fā)展，人們的居住環(huán)境逐漸向大居室，高樓層高采光度發(fā)展 越來(lái)越大的居住空間也將耗費(fèi)人們更多時(shí)間去清掃目前很多建筑采用落地式窗提高采光度為我們帶來(lái)了更多運(yùn)用太陽(yáng)能有利條件 我們的機(jī)器設(shè)計(jì)于寬闊少障居住空間 將原件緊湊化 空間合理化 將擦地功能加在了傳統(tǒng)的吸塵器上運(yùn)用了新型一體化太陽(yáng)能板 光線距離傳感器 向日葵控制器dc-ac逆變器 采用了完善的控制系統(tǒng) 實(shí)現(xiàn)了電能太陽(yáng)能智能無(wú)瑕切換 并將收集到的廢棄物進(jìn)行集中放置 大大減少了誤吸物品，供能不足等清潔事故率。

1.2項(xiàng)目可行性研究

目前國(guó)內(nèi)大部分使用的吸塵器為大功率吸塵器1600瓦至1400瓦 中型1200至1400瓦 小型600至800瓦 可見(jiàn)其消耗能量不可小覷 而我們使用的N型IBC結(jié)構(gòu)的雙面電池轉(zhuǎn)化率可達(dá)22.23% N型IBC結(jié)構(gòu)的雙面電池主要由鋰電池和太陽(yáng)能組件組成。通過(guò)直接置換原裝電池的方式，這種直接充電的方式能量損耗極低，效率是其他太陽(yáng)能充電產(chǎn)品的2倍。

太陽(yáng)能面板采用大猩猩玻璃覆蓋，采用激光切割的工藝，厚度小于1mm。陽(yáng)光直射的情況下，充電速度可達(dá)每小時(shí)20%電量 這種將傳統(tǒng)太陽(yáng)能板與電池相結(jié)合的技術(shù)真正摘掉了太陽(yáng)能充電 “華而不實(shí)”的帽子故實(shí)驗(yàn)使用其為吸塵器供能充電并達(dá)到真正實(shí)際運(yùn)用效果體現(xiàn)可行。

2技術(shù)支持與理論指導(dǎo)

2.1關(guān)于電池模塊的選用

光伏電池板是光伏發(fā)電系統(tǒng)中的核心部分，也是光伏發(fā)電系統(tǒng)中價(jià)值最高的部分。其作用是將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，或送往蓄電池中儲(chǔ)存起來(lái)，或推動(dòng)負(fù)載工作。光伏電池板的質(zhì)量和成本將直接決定整個(gè)系統(tǒng)的質(zhì)量和成本。

光伏電池的發(fā)電原理是利用了光生伏特效應(yīng)。它實(shí)質(zhì)上是一個(gè)大面積的PN結(jié)，當(dāng)光照射到PN結(jié)的一個(gè)面，列如P型面時(shí)，若光子能量大于半導(dǎo)體材料的禁帶寬度，那么P型區(qū)每吸收一個(gè)光子就產(chǎn)生一對(duì)自由電子和空穴，電子—空穴對(duì)從表面向內(nèi)迅速擴(kuò)散，在結(jié)電場(chǎng)的作用下，最后建立一個(gè)與光照強(qiáng)度有關(guān)的電動(dòng)勢(shì)。

2.1.1 N型IBC結(jié)構(gòu)的雙面電池

該電池為目前通用的新型常規(guī)太陽(yáng)能電池，經(jīng)過(guò)市場(chǎng)磨合其價(jià)格與性能與本設(shè)計(jì)需求最為符合，N型IBC結(jié)構(gòu)的雙面電池，是N型電池中轉(zhuǎn)化效率最高的電池結(jié)構(gòu)。該電池正面沒(méi)有柵線遮擋，前表面的光學(xué)陷光效應(yīng)和表面鈍化與電池金屬化分別在電池的兩個(gè)表面，因此它們之間的相互制約因素可以不予考慮，極大地拓展了IBC電池光學(xué)和電學(xué)性能的優(yōu)化空間，電池轉(zhuǎn)化效率也得到極大的提升。

2.1.2 IBC 電池的優(yōu)勢(shì)分析

轉(zhuǎn)化效率高，平均轉(zhuǎn)化效率大于22%。2.無(wú)LID（光致衰減），更好地保障系統(tǒng)發(fā)電量，縮短投資回報(bào)期。3.正面無(wú)金屬電極遮擋，短路電流高，可以達(dá)到42mA/cm2。4.不用考慮金屬化的問(wèn)題，可以對(duì)正面的光學(xué)減反和表面鈍化進(jìn)行最大限度優(yōu)化。5.正負(fù)極金屬都在背面，可以增加電極面積從而減小金屬柵線的串阻損失，同時(shí)增加光學(xué)背反射提高電流。6.良好的弱光響應(yīng)和較低的溫度系數(shù)。7.正負(fù)電極都在電池的一側(cè)，簡(jiǎn)化組件的制作工藝。8.組件外觀均勻美觀，可廣泛運(yùn)用于光伏建筑一體化。9.組件功率高，運(yùn)用于屋頂面積有限的分布式市場(chǎng)更具優(yōu)勢(shì)。

可以看出在STC條件下，n-ibc雙面電池的正面功率可以達(dá)到5.2 W，背面功率可以達(dá)到4.7 W，電池的雙面率為90%。n-PERT雙面電池相對(duì)于單面電池的效率增益難以通過(guò)單片電池來(lái)衡量，一般將多片太陽(yáng)電池采用串聯(lián)或并聯(lián)的方式將電極連接起來(lái)，采用EVA、玻璃、背板等材料進(jìn)行封裝，成為組件來(lái)衡量效率的增益。雙面電池組件的正面采用玻璃+EVA 進(jìn)行封裝，背面可以采用EVA+玻璃封裝或者EVA+透明的背板進(jìn)行封裝，保證太陽(yáng)光可以透過(guò)封裝材料照射到電池的背面，理論計(jì)算的雙玻組件在不同背面反射情況下的最大功率和最大電流，（b）實(shí)際的雙玻組件在不同被反射情況下相對(duì)于多晶組件水泥地面的電量輸出增益（所有的組件均南面朝向，30度傾斜安裝）

當(dāng)雙玻組件安裝的朝向、傾斜度和高度固定，雙玻組件的發(fā)電增益主要與組件背面地面的反射率有關(guān)，以一塊電性能參數(shù)如表1所示的雙玻組件為例，組件在不同背面反射情況下的最大功率和最大電流的理論計(jì)算數(shù)值如圖4（a）所示。可以看出，組件的最大輸出功率和最大電流值與背面地面的反射率正相關(guān)，隨著背面反射率的增加而增加；而且，最大輸出功率曲線和最大電流曲線增長(zhǎng)趨勢(shì)相近，表明組件功率的提高主要得益于組件電流的提高，組件電流的提高是由于背面反射率的提高使更多的光被吸收利用。

因此，從理論和實(shí)際運(yùn)用兩方面都說(shuō)明了雙面電池的背面可以發(fā)電，具有提高組件輸出功率的作用。

3結(jié)論

設(shè)計(jì)的總體思路為搜索文獻(xiàn)、查閱資料、制作模型圖紙、制作模型機(jī) 、小組交流進(jìn)行太陽(yáng)能板的選配、進(jìn)行光線傳感的適配性實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行水箱的加裝與供水系統(tǒng)的適配、制作適配APP8形成一體機(jī)、進(jìn)行外觀改良、總體性能適配、總結(jié)經(jīng)驗(yàn)與改進(jìn)、落實(shí)產(chǎn)能化。機(jī)身輕量化研究以及適配性的融合，各組分模塊羅列與搭配光線傳感器擬采用ORAP-29044新型光線傳感器為機(jī)器提供更加精確的“眼睛”，拖地尾托及供水，擬采用上供式供水系統(tǒng)進(jìn)行機(jī)械式閥門(mén)選擇節(jié)約成本。綜上，降低了產(chǎn)品制造費(fèi)用30%-35%，響應(yīng)了國(guó)家節(jié)能減排新戰(zhàn)略。減少了家庭勞動(dòng)量。