1.本发明涉及太阳能
技术领域：
：，特别是涉及一种光伏剪纸结构及其制造方法。
背景技术：
：：2.常见的太阳能利用方式包括光伏系统，通过暴露在阳光下的半导体物料产生电流发电，实现光能到电能的转换。实际生产和使用时，因为地球自转，太阳对地面上固定点的照射方向总在变化，为了提高光伏组件的电效率，人们想到利用光追踪结构，随着太阳角度改变而改变光伏板的朝向，使太阳总能垂直照射光伏板，以达到更好的发电效果。3.但是，目前的光伏组件自身结构重，连接光追踪结构后，整体结构的重量大，转动方式复杂，制造和维修成本高。4.因此，现有技术还有待于改进和发展。技术实现要素：5.鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种光伏剪纸结构及其制造方法，旨在解决现有的光伏组件的结构复杂、转动方式复杂，导致制造和维修成本高的问题。6.本发明的技术方案如下：7.一种光伏剪纸结构，包括转动底板和设于所述转动底板上的光伏器件；其中，所述转动底板包括用于承载所述光伏器件的转动部，以及与所述转动部的侧边连接的第一微铰链部和第二微铰链部，所述第一微铰链部与所述第二微铰链部对称分布于所述转动部的两侧；所述第一微铰链部与所述第二微铰链部用于同步控制所述转动部转动，以改变所述光伏器件的朝向；所述转动部、所述第一微铰链部和所述第二微铰链部一体成型。8.所述的光伏剪纸结构，其中，所述第一微铰链部包括第一连接段、第一牵拉段和第二牵拉段，所述第一连接段与所述转动部连接，并且所述第一连接段上形成有长条形的第一中缝，所述第一中缝沿垂直于所述转动部的侧边的方向延伸，在所述第一中缝的两侧分别形成有第一铰接区和第二铰接区；所述第一牵拉段与所述第一铰接区连接，用于拉动所述第一铰接区沿背离所述第二铰接区的方向扭转；所述第二牵拉段与所述第二铰接区连接，用于拉动所述第二铰接区沿背离所述第一铰接区的方向扭转；所述第二微铰链部包括第二连接段、第三牵拉段和第四牵拉段，所述第二连接段与所述转动部连接，并且所述第二连接段上形成有长条形的第二中缝，所述第二中缝沿垂直于所述转动部的侧边的方向延伸，在所述第二中缝的两侧分别形成有第三铰接区和第四铰接区；所述第三牵拉段与所述第三铰接区连接，用于拉动所述第三铰接区沿背离所述第四铰接区的方向扭转；所述第四牵拉段与所述第四铰接区连接，用于拉动所述第四铰接区沿背离所述第三铰接区的方向扭转。9.所述的光伏剪纸结构，其中，所述第一中缝的两端均设有第一圆形孔；所述第二中缝的两端均设有第二圆形孔。10.所述的光伏剪纸结构，其中，所述光伏剪纸结构的无量纲特征长度为l，满足公式：[0011][0012]其中，l为所述第一中缝的长度值与两个所述第一圆形孔的直径值之和；χ为所述第一牵拉段、所述第二牵拉段、所述第一铰接区和所述第二铰接区中任意一个的宽度值。[0013]所述的光伏剪纸结构，其中，所述第一牵拉段或所述第二牵拉段上的外加应力为σ，满足公式：[0014][0015]其中，σmax为所述第一牵拉段或所述第二牵拉段可承受的最大应力；a为牵拉过程中所述第一圆形孔形变为椭圆后的短半轴长度；r为所述第一圆形孔的半径。[0016]所述的光伏剪纸结构，其中，所述光伏器件包括光吸收区、阳极区和阴极区，所述光吸收区同时与所述阳极区和所述阴极区连接。[0017]所述的光伏剪纸结构，其中，所述转动部设有多个，多个所述转动部串联设置在所述第一微铰链部和所述第二微铰链部之间。[0018]所述的光伏剪纸结构，其中，所述转动部的形状为矩形、圆形、三角形或者星形。[0019]所述的光伏剪纸结构，其中，所述第一微铰链部设有多个，所述第二微铰链部设有多个，所述第一微铰链部与所述第二微铰链部交替平行设置；相邻的所述第一微铰链部与所述第二微铰链部之间串联设有多个所述转动部。[0020]所述的光伏剪纸结构，其中，所述转动底板包括柔性聚碳酸酯底板、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜底板、聚酰亚胺薄膜底板中的一种或多种。[0021]本技术还公开了一种光伏剪纸结构的制造方法，用于制造如上任一所述的光伏剪纸结构，其中，包括：[0022]提供一转动底板；[0023]在所述转动底板上切割出第一微铰链部、第二微铰链部和转动部；[0024]在所述转动部上制备光伏器件功能层薄膜。[0025]与现有技术相比，本发明实施例具有以下优点：[0026]本发明公开的光伏剪纸结构生产的时候只需要在转动底板上设置一体化的、相互连接的转动部、第一微铰链部和第二微铰链部，然后在转动部上制成光伏器件即可；使用过程中转动部上的光伏器件用于吸收和转化太阳能，当太阳转动的时候，通过调整第一微铰链部和第二微铰链部，控制转动部转动，使得光伏器件可以保持垂直朝向太阳光线，保持高效的太阳能转化效率；总的来说，不同于传统的光伏剪纸结构要设置独立的光伏器件和独立的光追踪结构，然后让两者通过额外的导线连接才能发挥作用，本发明公开的光伏剪纸结构采用结构简单的转动底板实现光追踪功能，结合转动底板上的光伏器件，构件结构简单的光伏剪纸结构，有利于节约光伏剪纸结构的制造和维修成本。附图说明[0027]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。[0028]图1为本发明中光伏剪纸结构进行光电转换的工作示意图；[0029]图2为本发明中光伏剪纸结构的部分结构示意图；[0030]图3为本发明中光伏剪纸结构的另一角度的结构示意图；[0031]图4为图3中a处的局部放大图；[0032]图5为本发明中光伏剪纸结构的结构示意图；[0033]图6为图5中b处的局部放大图；[0034]图7为abaqus模拟的三种光伏剪纸结构的应力云图；[0035]图8为测试不同l下应变量与名义应力的关系图；[0036]图9为测试不同l下应变量与转向角的关系图；[0037]图10为本发明中的三种转动底板的结构示意图；[0038]图11为abaqus模拟的另外三种光伏剪纸结构的应力云图；[0039]图12为本发明中的四种转动底板的结构示意图；[0040]图13为本发明中另一种光伏剪纸结构的结构示意图；[0041]图14为本发明中光伏剪纸结构的制造方法的流程图。[0042]其中，100、转动底板；110、转动部；120、第一微铰链部；121、第一连接段；121a、第一铰接区；121b、第二铰接区；122、第一牵拉段；123、第二牵拉段；124、第一中缝；125、第一圆形孔；130、第二微铰链部；131、第二连接段；131a、第三铰接区；131b、第四铰接区；132、第三牵拉段；133、第四牵拉段；134、第二中缝；135、第二圆形孔；200、光伏器件；210、光吸收区；220、阳极区；230、阴极区。具体实施方式[0043]为了使本
技术领域：
：的人员更好地理解本发明方案，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、完整的描述，显然，所描述的实施例仅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做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。[0044]现有技术中，光伏系统是常见的将太阳能转换成电能或者热能的结构，而光伏系统产生的能量与吸收的辐射照度ei有关，当所有其他参数不变时，非正向入射的辐射照度会降低光伏电池的输出功率。根据朗伯余弦定律(lambert'scosinelaw)，光伏器件吸收的辐射照度ei与入射光线和器件所在平面法线的夹角的余弦值成正比，如下公式(1)：[0045][0046]其中，e代表正入射时的辐照强度。[0047]如图1中(a)图所示，在没有光追踪机构的平面光伏器件上，当光源垂直于平面光伏器件的平面入射，吸收的辐射照度ei＝e，此时，平面光伏器件的光电转换效率达到最大值。[0048]如图1中(b)图所示，当光源的入射角度改变时，光电转换效率随着入射光的角度变大而逐渐变小，直至变为0。[0049]因此，人们在光伏系统内增加了光追踪结构，通过光追踪结构实时感应光源的位置。如图1中的(c)图所示，将平面光伏器件连接光追踪结构后，每当光追踪结构感应到光源的位置改变，就控制平面光伏器件转动一定角度θ，以维持平面光伏器件表面的光照垂直入射，达到辐照强度最大的效果；理想情况下的光追踪结构可以使平面光伏器件始终保持与入射光绝对垂直，如图1中(d)图所示，实现入射光源角度变化的过程中维持ei＝e，光电转换效率始终最大。[0050]但是现有的光追踪结构调整平面光伏器件的方式多是通过额外导线连接控制结构，再通过控制结构的机械传动翻转平面光伏器件，从而实现平面光伏器件的角度改变的效果，实现过程步骤繁多，控制不方便，而且整个光伏系统的结构复杂，生产和维修成本高。[0051]参阅图2，本发明申请的一实施例中，公开了一种光伏剪纸结构，包括转动底板100和设于所述转动底板100上的光伏器件200；其中，所述转动底板100包括用于承载所述光伏器件200的转动部110，以及与所述转动部110的侧边连接的第一微铰链部120和第二微铰链部130，所述第一微铰链部120与所述第二微铰链部130对称分布于所述转动部110的两侧；所述第一微铰链部120与所述第二微铰链部130用于同步控制所述转动部110转动，以改变所述光伏器件200的朝向；所述转动部110、所述第一微铰链部120和所述第二微铰链部130一体成型。[0052]本实施例公开的光伏剪纸结构生产的时候只需要在转动底板100上设置一体化的、相互连接的转动部110、第一微铰链部120和第二微铰链部130，然后在转动部110上制成光伏器件200即可；使用过程中转动部110上的光伏器件200用于吸收和转化太阳能，当太阳转动的时候，通过调整第一微铰链部120和第二微铰链部130，控制转动部110转动，使得光伏器件200可以保持垂直朝向太阳光线，保持高效的太阳能转化效率；总的来说，不同于传统的光伏剪纸结构要设置独立的光伏器件200和独立的光追踪结构，然后让两者通过额外的导线连接才能发挥作用，本实施例公开的光伏剪纸结构采用结构简单的转动底板100实现光追踪功能，结合转动底板100上的光伏器件200，构件结构简单的光伏剪纸结构，有利于节约光伏剪纸结构的制造和维修成本。[0053]另外，本实施例中公开的第一微铰链部120与第二微铰链部130对称设置在转动部110两侧，同时提供扭力，使得转动部110在转动过程中转动速度快，而且两侧受力均衡，转动部110的转动角度控制更加精确，进而提高了调节光伏器件200转动角度的精度；另外，增加了转动部110上的受力点，可以减轻转动部110与第一微铰链部120或者第二微铰链部130的连接处的局部作用力集中的问题，降低转动底板100上产生裂纹，或者发生断裂的情况的几率，延长光伏剪纸结构的使用寿命。[0054]具体的，作为本实施例的一种实施方式，公开了所述转动底板100包括柔性聚碳酸酯底板、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜底板、聚酰亚胺薄膜底板中的一种或多种。首先，光伏剪纸结构需要设置在室外太阳照射的地方才能进行光电转换，以柔性聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚酰亚胺薄膜等材料制成的转动底板100熔点较高，也能耐低温，吸水性小，其耐冲击性、绝缘性和抗老化性均较好，还能耐受无机及稀酸等，可以在室外长期使用，延长光伏剪纸结构的使用寿命。[0055]其次，实际制造过程中，转动底板100的结构为一体化结构，可以采用激光切割的方法在预制板材上切割出切口，将转动底板100切割成转动部110、第一微铰链部120和第二微铰链部130三个部分；形成的转动部110、第一微铰链部120和第二微铰链部130处于同一平面，在使用过程中第一微铰链部120和第二微铰链部130需要拉动转动部110转动，所以转动部110所处的平面开始与第一微铰链部120和第二微铰链部130所处的平面之间产生夹角，所以第一微铰链部120和第二微铰链部130与转动部110连接的位置会产生扭转，而柔性聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚酰亚胺薄膜等柔性材料的形变性能较好，不易折断，而且扭转恢复之后，回弹效果好，使得光伏剪纸结构可以反复扭动，仍可以保持精准的转动角度和姿势，维持正常使用状态。当然，本实施例中公开的转动底板也可以采用其他柔性板状材料通过激光切割制成，在此不一一赘述。[0056]如图2所示，作为本实施例的另一种实施方式，公开了所述第一微铰链部120包括第一连接段121、第一牵拉段122和第二牵拉段123，所述第一连接段121与所述转动部110连接，并且所述第一连接段121上形成有长条形的第一中缝124，所述第一中缝124沿垂直于所述转动部110的侧边的方向延伸，在所述第一中缝124的两侧分别形成有第一铰接区121a和第二铰接区121b；所述第一牵拉段122与所述第一铰接区121a连接，用于拉动所述第一铰接区121a沿背离所述第二铰接区121b的方向扭转；所述第二牵拉段123与所述第二铰接区121b连接，用于拉动所述第二铰接区121b沿背离所述第一铰接区121a的方向扭转。[0057]本实施例中公开的第一微铰链部120通过切割转动底板100制成，初始状态时第一微铰链部120与转动部110处于同一平面，第一连接段121连接转动部110，而第一牵拉段122和第二牵拉段123分别位于第一连接段121两侧，使用时，先从初始平面上抬起第一牵拉段122，或者第二牵拉段123，然后向两头拉动第一牵拉段122或者第二牵拉段123，使得第一牵拉段122和第二牵拉段123相互分离，运动过程中第一连接段121上的第一中缝124扩大，第一铰接区121a和第二铰接区121b在单轴拉伸下产生面外屈曲变形，第一铰接区121a和第二铰接区121b分别朝相反的方向扭转，从而向第一连接段121的端部传递扭转力，而第一连接段121的端部与转动部110连接，所以可以同时带动转动部110发生翻转，实现光伏器件200的朝向改变的效果。可见，本实施例中利用转动底板100自身的结构特点，通过板状材料扭转时的力带动转动部110转动，而不需要借助另外的结构或者装配来扭转转动部110，简化了光伏剪纸结构的结构，简化了实现光伏器件200转动的步骤流程，节省制造和维修成本。[0058]具体的，本实施例中公开的第一微铰链部120可以在单轴拉伸状态下实现-90°至90°的全方位角度控制，使得设置于室外的光伏器件200可以始终保持太阳光对光伏器件200的垂直入射，维持光伏剪纸结构的高效光电转换效率。[0059]如图2、图3和图4所示，所述第二微铰链部130的结构形状和大小与第一微铰链部120完全相同。所述第二微铰链部130包括第二连接段131、第三牵拉段132和第四牵拉段133，所述第二连接段131与所述转动部110连接，并且所述第二连接段131上形成有长条形的第二中缝134，所述第二中缝134沿垂直于所述转动部110的侧边的方向延伸，在所述第二中缝134的两侧分别形成有第三铰接区131a和第四铰接区131b；所述第三牵拉段132与所述第三铰接区131a连接，用于拉动所述第三铰接区131a沿背离所述第四铰接区131b的方向扭转；所述第四牵拉段133与所述第四铰接区131b连接，用于拉动所述第四铰接区131b沿背离所述第三铰接区131a的方向扭转。本实施例中第一连接段121与第二连接段131相同，第一牵拉段122和第三牵拉段132相同，第二牵拉段123和第四牵拉段133相同，当需要扭转光伏器件200时，同时抬起第一牵拉段122和第三牵拉段132，或者第二牵拉段123和第四牵拉段133；然后同时拉动第一牵拉段122和第三牵拉段132，或者第二牵拉段123和第四牵拉段133；即同时从转动部110的两侧提供扭力，使转动部110稳定扭转，避免出现转动部110单侧转动的情况，防止转动部110表面发生扭曲，维持光伏器件200的平面状态，有利于高效吸收光能。[0060]具体的，作为本实施例的另一种实施方式，公开了所述第一牵拉段122与所述第一铰接区121a的中间位置连接；所述第二牵拉段123与所述第二铰接区121b的中间位置连接。在牵拉过程中，第一牵拉段122的端部与第一铰接区121a连接，产生牵拉作用力的时候，第一铰接区121a上的力就从中间向两端均衡传递，而且力的大小一致，避免出现第一连接段121上单侧力量过大的问题，防止撕裂第一连接段121；第二牵拉段123设置在第二铰接区121b也是同理，用于保护第一连接段121，使第一连接段121两端的受力尽量相同，受力分布均匀，避免产生应力集中的问题。[0061]具体的，在本实施例的另一实施方式中公开的所述第三牵拉段132与所述第三铰接区131a的中间位置连接；所述第四牵拉段133与所述第四铰接区131b的中间位置连接。与上述第一牵拉段122和第二牵拉段123的位置设置同理，用于保护第二连接段131，避免第二连接段131上产生应力集中的问题。[0062]再如图2和图4所示，作为本实施例的另一种实施方式，公开了所述第一中缝124的两端均设有第一圆形孔125；所述第二中缝134的两端均设有第二圆形孔135。在实际操作过程中，拉动第一牵拉段122和第二牵拉段123时，第一连接段121上受到一对方向相反的作用力在两端汇聚，也就是说，在第一中缝124的两端，第一连接段121受到的作用力比较大，容易产生撕裂、断裂的问题；设置第一圆形孔125之后，利用圆形孔的弧形侧壁均匀分散受力，使得第一中缝124两端的位置减少应力集中的情况，从而可以承受更大的拉力，提高第一连接段121的结构强度，以适应大角度旋转转动部110时第一微铰链部120和第二微铰链部130施加的较大拉力。同理，设置第二圆形孔135可以增加第二连接段131的结构强度，以适应第三微铰链部和第四微铰链部的拉力。[0063]具体的，作为本实施例的另一种实施方式，公开了所述光伏剪纸结构的无量纲特征长度为l，实际使用过程中，光伏剪纸结构的l影响光伏剪纸结构的光追踪性能(最大转动角)和应力分布。制造过程中通过测试l的大小可以判断光伏剪纸结构的转向特征，其满足公式：[0064][0065]其中，如图6所示，l为所述第一中缝124的长度值与两个所述第一圆形孔125的直径值之和；χ为所述第一牵拉段122、所述第二牵拉段123、所述第一铰接区121a和所述第二铰接区121b中任意一个的宽度值。[0066]在本实施例中，可以通过软件模拟不同无量纲特征长度l对应的光伏剪纸结构的应力特征。例如，采用abaqus软件进行模拟，在分析步中选取不同无量纲特征长度l在相同转向角(θ＝30°)时的应力云图进行对比，模拟结果如图7所示，可以看出应力主要集中在第一连接段121的端部区域，而转动部110所处的大平面几乎无可见应力和变形，说明本实施例公开的光伏剪纸结构实现了转向，又确保了光伏器件200的稳定性，可以稳定吸收光能，进行光电转换。[0067]另外，图7中对应的不同最大应力值分别为14.75mpa、4.23mpa和2.39mpa，三种光伏剪纸结构对应的无量纲特征长度l分别为2、5和10，说明了在转向角相同的情况下，随着无量纲特征长度l的增大，光伏剪纸结构上的最大应力逐渐减小。[0068]具体的，在本实施例中还可以通过测试设备(例如电子万能试验机instron5966)测量不同l下应变与名义应力(nominalstress)的关系。测试结果如图8所示，图8中(a)图和(b)图中纵坐标分别用了线性和对数显示，以无切口的聚碳酸酯作为参照实验组，可见，无切口的聚碳酸酯的变形经历两个阶段：(1)弹性阶段：在外力作用下经历短暂的弹性变形阶段，应变量小于5％；(2)塑性阶段：在53.9mpa时到达屈服极限，开始发生塑性变形，此时变形不可逆。在最大应变量28％之后断裂，断裂时最大名义应力58mpa。对于光伏剪纸结构，其变形分为三个阶段(1)弹性阶段：在应变量小于5％时，与无切口的聚碳酸酯的应力状态相似，发生弹性变形；(2)次级弹性平台阶段(secondaryelasticplateauregime)：应变量超过5％后，第一连接段121和第二连接段131在外力作用下发生屈曲变形，由于机械双稳态(mechanicalbistable)自身产生可恢复的面外变形，应变量持续增加；(3)塑性阶段：第一连接段121和第二连接段131依靠自身塑性继续变形直至断裂。定义断裂前的最大应变为光伏剪纸结构的最大应变量；无量纲特征长度l在2、5和10的情况下，对应的最大应变量分别为74％、237％和426％。[0069]并且，在测试过程中还可以测量应变与光伏剪纸结构的转动角的关系，测量结果如图9所示，可见，随着l增大，最大转动角θ也逐渐增大，从40°、55°到75°；也就是说，证明了光伏剪纸结构的无量纲特征长度l对光伏剪纸结构的光追踪性能产生影响，在实际测试过程中，可以通过控制无量纲特征长度为l，使得光伏剪纸结构可以在-90°至90°范围内转动，从而增加光伏剪纸结构的使用性能，在户外吸收太阳光时可转动角度的范围大，可以增加太阳光直射的时间，提高光电转换时间，增加使用效率。[0070]综上，说明在第一连接段121和第二连接段131上设置第一中缝124和第二中缝134，使几乎不发生弹性变形的第一微铰链部120和第二微铰链部130获得了弹性变形的能力，且在增加无量纲特征长度l时，光伏剪纸结构的最大应变量逐渐增大；在相同应变量下，增加无量纲特征长度l，名义应力下降，表明对拉伸的耐受能力提高，与上述模拟计算结果趋势一致。因此，可以通过控制光伏剪纸结构的无量纲特征长度l来调整其拉伸的耐受力，从而进一步精确控制光伏剪纸结构的可转动角度，减少转动过程中出现结构裂缝的几率。[0071]具体的，在太阳能
技术领域：
：，光伏剪纸结构的几何填充因子gff(geometryfillfactor)也是其使用性能的重要指标之一，gff由光伏器件200的覆盖面积与转动区的总面积的比值定义，几何填充因子越高说明面积利用率越高。本实施例中通过有限元模拟和实验研究了光伏剪纸结构的几何参数，如下：[0072]在制造时改变第一牵拉段122的宽度或所述第二牵拉段123的宽度χ，为保证无量纲特征长度l不变，就需要等比例放大第一中缝124的长度值与两个第一圆形孔125的直径值之和l，以及第一圆形孔125的半径r；如图10所示，图10的(a)图中l＝10mm，χ＝2mm，r＝0.2mm；图10的(b)图中l＝15mm，χ＝3mm，r＝0.3mm；图10的(c)图中l＝20mm，χ＝4mm，r＝0.4mm。[0073]如图11所示，采用abaqus软件进行模拟计算了以上三种情况下的应力云图，对比在转向角θ＝30°时的应力状态，模拟结果表面三种情况下的最大应力几乎相同，分别为4.08mpa、4.01mpa和4.08mpa。不完全相等的原因是因为计算步距的限制，比如4.01mpa的下一步是4.3mpa而非4.08mpa，也就是说，l决定了光伏剪纸结构的应力特性，相同l情况下光伏剪纸结构的最大应力值相同，拉伸性能相同。此外，在l相同时，增大χ会降低光伏剪纸结构的几何填充因子，减小光伏器件200在转动部110的面积占比。因此，实际应用中，χ的选择可以尽量小。[0074]具体的，作为本实施例的另一种实施方式，公开了根据c.e.英格利斯(inglis)公式，可以定量研究光伏剪纸结构转动情况下的应力状态，转动时受到第一牵拉段122和第二牵拉段123的拉力影响，第一圆形孔125的形状变为椭圆形，其椭圆形缺口的短半轴为a，长半轴为b，单位均为米；所述第一牵拉段122或所述第二牵拉段123上的外加应力为σ，单位为pa，满足公式：[0075][0076]其中，σmax为所述第一牵拉段122或所述第二牵拉段123可承受的最大应力；r为所述第一圆形孔125的半径。可见，增大r可以减小应力集中的情况。[0077]具体的，作为本实施例的另一种实施方式，公开了所述光伏器件200包括光吸收区210、阳极区220和阴极区230，所述光吸收区210同时与所述阳极区220和所述阴极区230连接。本实施例中公开的光伏器件200通过光吸收区210进行光电转换，形成的电流通过阴极和阳极向外传导，具体的，第一微铰链部120与阳极区220电连接；第二微铰链部130与阴极区230电连接，设置第一微铰链部120和第二微铰链部130为导电通路，分别与阳极区220和阴极区230导通，从而可以增加导出电流的作用，使光伏剪纸结构不需要另外连接导线导出电流，进一步简化光伏剪纸结构的结构，便于使用，节省成本。[0078]具体的，作为本实施例的另一种实施方式，公开了所述光吸收区210设于所述转动部110的中央；所述阳极区220位于所述转动部110上朝向所述第一微铰链部120的一侧；所述阴极区230位于所述转动部110上朝向所述第二微铰链部130的一侧。本实施例中公开的光伏剪纸结构在光追踪过程中转动部110发生转动，转动之后，转动部110与第一微铰链部120和第二微铰链部130不共面，有一部分转动部110会转到第一微铰链部120和第二微铰链部130下方，将光吸收区210设置在转动部110可以避免被第一微铰链部120或者第二微铰链部130遮挡，提高光伏器件200进行有效光电转换的效率。阴极区230和阳极区220分别设置在光吸收区210两侧，可以形成安全的电流，快速从第一微铰链部120和第二微铰链部130导出，避免在转动部110接触。[0079]如图5所示，作为本实施例的另一种实施方式，公开了所述转动部110设有多个，多个所述转动部110串联设置在所述第一微铰链部120和所述第二微铰链部130之间。本实施例中公开的第一牵拉段122、第二牵拉段123、第三牵拉段132和第四牵拉段133都可以延长成条状，从而在相互平行的第一微铰链部120和第二微铰链部130之间形成的条形空间内可以设置多个转动部110，从而增加光伏剪纸结构上可设置的光伏器件200的数量，增加光伏剪纸结构的光电转换能力。[0080]如图12所示，作为本实施例的另一种实施方式，公开了所述转动部110的形状为矩形、圆形、三角形或者星形。在实际制造过程中，结合使用空间可以灵活设计转动部110的形状，例如设计转动部110的形状为矩形时，类似于室内百叶窗的结构，可以用作室内光伏；而且，矩形形状的转动部110结构几何填充因子最高，可以增加光伏剪纸结构的光电转换能力。另外，将转动部110设计为圆形、三角形或者星形可以起到装饰的效果。当然，本实施例公开的转动部110还可以根据使用场景和使用需求制成其他形状。[0081]如图13所示，作为本实施例的另一种实施方式，公开了所述第一微铰链部120设有多个，所述第二微铰链部130设有多个，所述第一微铰链部120与所述第二微铰链部130交替平行设置；相邻的所述第一微铰链部120与所述第二微铰链部130之间串联设有多个所述转动部110。本实施例中通过间隔设置多个第一微铰链部120和多个第二微铰链部130可以阵列设置多个转动部110，只需要一端的拉伸即可实现多单元的同步转动，使得多个转动部110可以同步转动的同时可以同步导出电能，在放大总面积的同时保证垂直利用空间不变，提高了光伏剪纸结构的使用效率。[0082]如图14所示，作为本技术的另一实施例，公开了一种光伏剪纸结构的制造方法，用于制造如上任一所述的光伏剪纸结构，其中，包括：[0083]s100、提供一转动底板100；[0084]s200、在所述转动底板100上切割出第一微铰链部120、第二微铰链部130和转动部110；[0085]s300、在所述转动部110上制备光伏器件功能层薄膜。[0086]本实施例中公开了采用利用类似“剪纸”的方法制备光伏剪纸结构，实现光伏器件200与转动底板100的一体化。具体的，首先在聚碳酸酯柔性基底上旋涂光伏器件200的透明阳极pedot:pssph1000和空穴传输层pedot:pss4083；之后使用波长为355nm的激光切割出光伏剪纸结构需要的第一微铰链部120、第二微铰链部130和转动部110；然后在该结构上使用四电极雾化打印光伏器件200的功能层——将d18:y6(质量比1:1.6)以2.2mg/ml溶解在氯仿当中搅拌加热2小时以上后在雾化打印装置上以工作距离25mm，电压4.7kv，移动距离0.22mm/s，制备光伏器件200的功能层；之后移入90mm的封闭玻璃培养皿中，加入100微升的氯仿溶剂进行溶剂退火5分钟，并转移至气动雾化平台打印光伏器件200的电子传输层pndit-f3n；最后蒸镀厚度为100nm的银作为顶电极(阴极)。[0087]综上所述，本技术公开了一种光伏剪纸结构，包括转动底板100和设于所述转动底板100上的光伏器件200；其中，所述转动底板100包括用于承载所述光伏器件200的转动部110，以及与所述转动部110的侧边连接的第一微铰链部120和第二微铰链部130，所述第一微铰链部120与所述第二微铰链部130对称分布于所述转动部110的两侧；所述第一微铰链部120与所述第二微铰链部130用于同步控制所述转动部110转动，以改变所述光伏器件200的朝向；所述转动部110、所述第一微铰链部120和所述第二微铰链部130一体成型。本实施例公开的光伏剪纸结构生产的时候只需要在转动底板100上设置一体化的、相互连接的转动部110、第一微铰链部120和第二微铰链部130，然后在转动部110上制成光伏器件200即可；使用过程中转动部110上的光伏器件200用于吸收和转化太阳能，当太阳转动的时候，通过调整第一微铰链部120和第二微铰链部130，控制转动部110转动，使得光伏器件200可以保持垂直朝向太阳光线，保持高效的太阳能转化效率；总的来说，不同于传统的光伏剪纸结构要设置独立的光伏器件200和独立的光追踪结构，然后让两者通过额外的导线连接才能发挥作用，本实施例公开的光伏剪纸结构采用结构简单的转动底板100实现光追踪功能，结合转动底板100上的光伏器件200，构件结构简单的光伏剪纸结构，有利于节约光伏剪纸结构的制造和维修成本。[0088]需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互结合。[0089]需要说明的是，本发明以光伏剪纸结构为例对本发明的具体结构及工作原理进行介绍，但本发明的应用并不以光伏剪纸结构为限，也可以应用到其它类似工件的生产和使用中。[0090]应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。[0091]以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12当前第1页12
技术特征：1.一种光伏剪纸结构，包括转动底板和设于所述转动底板上的光伏器件；其特征在于，所述转动底板包括用于承载所述光伏器件的转动部，以及与所述转动部的侧边连接的第一微铰链部和第二微铰链部，所述第一微铰链部与所述第二微铰链部对称分布于所述转动部的两侧；所述第一微铰链部与所述第二微铰链部用于同步控制所述转动部转动，以改变所述光伏器件的朝向；其中，所述转动部、所述第一微铰链部和所述第二微铰链部一体成型。2.根据权利要求1所述的光伏剪纸结构，其特征在于，所述第一微铰链部包括第一连接段、第一牵拉段和第二牵拉段，所述第一连接段与所述转动部连接，并且所述第一连接段上形成有长条形的第一中缝，所述第一中缝沿垂直于所述转动部的侧边的方向延伸，在所述第一中缝的两侧分别形成有第一铰接区和第二铰接区；所述第一牵拉段与所述第一铰接区连接，用于拉动所述第一铰接区沿背离所述第二铰接区的方向扭转；所述第二牵拉段与所述第二铰接区连接，用于拉动所述第二铰接区沿背离所述第一铰接区的方向扭转；所述第二微铰链部包括第二连接段、第三牵拉段和第四牵拉段，所述第二连接段与所述转动部连接，并且所述第二连接段上形成有长条形的第二中缝，所述第二中缝沿垂直于所述转动部的侧边的方向延伸，在所述第二中缝的两侧分别形成有第三铰接区和第四铰接区；所述第三牵拉段与所述第三铰接区连接，用于拉动所述第三铰接区沿背离所述第四铰接区的方向扭转；所述第四牵拉段与所述第四铰接区连接，用于拉动所述第四铰接区沿背离所述第三铰接区的方向扭转。3.根据权利要求2所述的光伏剪纸结构，其特征在于，所述第一中缝的两端均设有第一圆形孔；所述第二中缝的两端均设有第二圆形孔。4.根据权利要求3所述的光伏剪纸结构，其特征在于，所述光伏剪纸结构的无量纲特征长度为l，满足公式：其中，l为所述第一中缝的长度值与两个所述第一圆形孔的直径值之和；χ为所述第一牵拉段、所述第二牵拉段、所述第一铰接区和所述第二铰接区中任意一个的宽度值。5.根据权利要求3所述的光伏剪纸结构，其特征在于，所述第一牵拉段或所述第二牵拉段上的外加应力为σ，满足公式：其中，σ
max
为所述第一牵拉段或所述第二牵拉段可承受的最大应力；a为牵拉过程中所述第一圆形孔形变为椭圆后的短半轴长度；r为所述第一圆形孔的半径。6.根据权利要求1所述的光伏剪纸结构，其特征在于，所述光伏器件包括光吸收区、阳极区和阴极区，所述光吸收区同时与所述阳极区和所述阴极区连接。7.根据权利要求1所述的光伏剪纸结构，其特征在于，所述转动部设有多个，多个所述转动部串联设置在所述第一微铰链部和所述第二微铰链部之间。8.根据权利要求1所述的光伏剪纸结构，其特征在于，所述转动部的形状为矩形、圆形、三角形或者星形。
9.根据权利要求1所述的光伏剪纸结构，其特征在于，所述第一微铰链部设有多个，所述第二微铰链部设有多个，所述第一微铰链部与所述第二微铰链部交替平行设置；相邻的所述第一微铰链部与所述第二微铰链部之间串联设有多个所述转动部。10.根据权利要求1所述的光伏剪纸结构，其特征在于，所述转动底板包括柔性聚碳酸酯底板、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜底板、聚酰亚胺薄膜底板中的一种或多种。11.一种光伏剪纸结构的制造方法，用于制造如权利要求1至10任意一项所述的光伏剪纸结构，其特征在于，包括：提供一转动底板；在所述转动底板上切割出第一微铰链部、第二微铰链部和转动部；在所述转动部上制备光伏电池功能层薄膜。
技术总结本发明公开了一种光伏剪纸结构及其制造方法，所述光伏剪纸结构包括转动底板和设于所述转动底板上的光伏器件；其中，所述转动底板包括用于承载所述光伏器件的转动部，以及与所述转动部的侧边连接的第一微铰链部和第二微铰链部，所述第一微铰链部与所述第二微铰链部对称分布于所述转动部的两侧；所述第一微铰链部与所述第二微铰链部用于同步控制所述转动部转动，以改变所述光伏器件的朝向；所述转动部、所述第一微铰链部和所述第二微铰链部一体成型。本申请公开的光伏剪纸结构通过一体化光伏器件和光追踪用的转动底板结构，简化了光伏剪纸结构的结构，节省安装和控制步骤，节约制造和维修成本。造和维修成本。造和维修成本。
技术研发人员：邓巍巍 赵新彦 李亚星
受保护的技术使用者：南方科技大学
技术研发日：2022.05.17
技术公布日：2022/11/1
