一种基于日晷原理的太阳能追随微机电传感器及制备方法与流程

本发明涉及传感器，特别涉及一种基于日晷原理的太阳能追随微机电传感器及制备方法。

背景技术：

1、太阳能作为新一代绿色能源被广泛开发利用，太阳能板作为新一代光电转换器件为我们提供了大量清洁能源，然而太阳能的利用效率十分低，且太阳能板使用传统固定式放置方式不能满足最大输出功率的需求。因此，大批科研工作者投身于太阳能跟随系统的设计，目的在于提高太阳能的利用效率。然而，利用四个光电二极管电压比较的方法来调整电机转动方位依然存在弊端，由于电机旋转时的惯性，容易出现旋转过度从而导致电机一直在进行微调节，导致系统不稳定并造成追随时浪费了大量电能。

2、半导体光敏电阻在国防、科学、技术中特别是工业自动化方面获得日益广泛的应用，随着人们有效地获得cds(硫化镉)单晶体和多晶体地cds光敏电阻，多晶体cds光敏电阻不仅对可见光而且对x射线、y射线以及一些粒子流都有极高的灵敏度。因此，可用cds材料制成作为辐射测量以及自动控制元件的光敏电阻、x射线剂量测量计、y射线及其他高能辐射接收器。随着人们有效地获得cds单晶，这对研究cds晶体的光电导机构和制备光敏器件起了很大的作用，单晶体和多晶体的cds光敏电阻应用在光电自动控制方面已显示出它的巨大优越性，它的特点是工艺简单方便，适合大量工业生产，且产品的工作特性优良。

3、日晷是中国古代用于计时的仪器，其原理是通过观测日影的位置来确定时间。在北半球，早晨影子在西方，中午影子在北方，傍晚时影子在东方。因此可以根据影子的方向来跟踪太阳，然而这样日晷体积大且为机械器件，无法传输电信号。因此如何将日晷小型化形成微机电传感器，以将太阳位置信号转换为电信号来实现太阳位置的精确传感成为了申请人亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于日晷原理的太阳能追随微机电传感器及制备方法。本发明可以将日晷小型化形成微机电传感器，进而可以准确的获取太阳位置，具有精准度高，灵敏度好的优点。

2、本发明的技术方案如下：一种基于日晷原理的太阳能追随微机电传感器，包括衬底层，衬底层上设有二氧化硅层，二氧化硅层上设有电极层以及由cds薄膜构成的日晷盘刻度，所述日晷盘刻度与所述电极层连接；所述日晷盘刻度的中部设有投影杆。

3、上述的基于日晷原理的太阳能追随微机电传感器，所述衬底层的材质为氧化铝陶瓷。

4、前述的基于日晷原理的太阳能追随微机电传感器，所述投影杆采的材质为钛。

5、前述的基于日晷原理的太阳能追随微机电传感器的制备方法，包括如下步骤：

6、步骤1、在最下面铺一层清洗过的衬底层，然后在衬底层上铺设一层二氧化硅，将二氧化硅层的表面经过机械研磨、抛光处理；

7、步骤2、在二氧化硅层上旋涂一层光刻胶，制作出圆形阵列式，在阵列式里面刻出多个小洞，在小洞中旋涂光敏材料；

8、步骤3、旋涂光刻胶并刻蚀出日晷盘刻度形状，然后通过cbd法制备cds薄膜制作出日晷盘刻度的形状；

9、步骤4、去除光刻胶，在日晷盘上制作光刻电极，然后透明封装；

10、步骤5、对得到的cds薄膜进行杂质敏化，并且把经过敏化的干燥的cds薄膜压成圆形薄片，接着进行高温处理，使得cds薄片形成微晶，接着对所得cds薄膜旋涂光刻一层光敏材料，形成多个小孔，最后再去除光刻胶；

11、步骤6、在cds薄膜涂上一层金属电极，烘培，使得cds薄膜样品与金属电极充分干燥，最后涂上一层透明胶液，等待烘干后装管封口；

12、步骤7、将步骤6所得的cds薄膜按日晷盘刻度形状与二氧化硅层进行安装，然后在cds薄膜边缘形成一圈电极，得到电极层；

13、步骤8、在所得电极层中间放置一个投影杆，值得成品。

14、前述的基于日晷原理的太阳能追随微机电传感器的制备方法，步骤1中，衬底层使用无水乙醇进行清洗。

15、前述的基于日晷原理的太阳能追随微机电传感器的制备方法，步骤3中，用cbd法制备cds薄膜的过程如下：取浓度为0.01～0.03mol/l的氯化铬溶液100ml在200ml氨水溶液中进行反应；再加入浓度为0.02～0.06mol/l的100ml的氯化氨溶液，再选取100ml浓度为0.01～0.03mol/l的sc(nh2)2，ph值取9～11，反应温度控制在80～95℃，沉积时间为15～35min，退火温度为400℃，反应结束后得到cds薄膜。

16、前述的基于日晷原理的太阳能追随微机电传感器的制备方法，所述cds薄膜的杂质敏化是将得到的cds薄膜混入氯化物的水溶液或者在高温热处理的过程中通入一定量的氯气，接着在cds薄膜中直接掺入纯的细cu粉或混入cu盐的水溶液。

17、前述的基于日晷原理的太阳能追随微机电传感器的制备方法，所述光敏材料为氧化锌。

18、前述的基于日晷原理的太阳能追随微机电传感器的制备方法，步骤6中，采用蒸发法在cds薄膜上涂上一层金属电极，然后将石墨胶或银胶在样品上划成栅状电极，划好电极后在cds薄膜样品的背面涂上胶液，使cds薄膜样品紧贴在管壳的底座上，然后用银胶将电极与底座的电极引线接通，在30～50℃下烘培，使cds薄膜样品和电极充分干燥，最后涂上一层透明胶液，等待烘干即可装管封口。

19、与现有技术相比，本发明在衬底上通过旋涂光刻胶刻并蚀出日晷盘刻度形状，然后通过cbd法制备cds薄膜并制作出日晷盘刻度的形状，然后在日晷盘刻度上制作光刻电极，最后进行透明封装，得到相应的电极层，然后在日晷盘刻度的中部设置投影杆，由此当太阳照射在投影杆上时，投影杆在cds薄膜上形成投影，而硫化镉作为一种光敏材料，在光照下激活硫化镉的空穴和电子对参与导电，光照越强则电阻越小，因此当投影到相应cds薄膜上时，其阻值增大，可等效为一个可变的电阻，最后通过判断整体阻值的状态即可确定太阳与传感器的夹角，从而实现了太阳角度的准确判断，具有准确度高，灵敏性好的优点。

技术特征：

1.一种基于日晷原理的太阳能追随微机电传感器，其特征在于：包括衬底层(4)，衬底层(4)上设有二氧化硅层，二氧化硅层上设有电极层(2)以及由cds薄膜构成的日晷盘刻度(3)，所述日晷盘刻度(3)与所述电极层(2)连接；所述日晷盘刻度(3)的中部设有投影杆(1)。

2.根据权利要求1所述的基于日晷原理的太阳能追随微机电传感器，其特征在于：所述衬底层的材质为氧化铝陶瓷。

3.根据权利要求1所述的基于日晷原理的太阳能追随微机电传感器，其特征在于：所述投影杆采的材质为钛。

4.根据权利要求1-3任一项所述的基于日晷原理的太阳能追随微机电传感器的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

5.根据权利要求4所述的基于日晷原理的太阳能追随微机电传感器的制备方法，其特征在于：步骤1中，衬底层使用无水乙醇进行清洗。

6.根据权利要求4所述的基于日晷原理的太阳能追随微机电传感器的制备方法，其特征在于：步骤3中，用cbd法制备cds薄膜的过程如下：取浓度为0.01～0.03mol/l的氯化铬溶液100ml在200ml氨水溶液中进行反应；再加入浓度为0.02～0.06mol/l的100ml的氯化氨溶液，再选取100ml浓度为0.01～0.03mol/l的sc(nh2)2，ph值取9～11，反应温度控制在80～95℃，沉积时间为15～35min，退火温度为400℃，反应结束后得到cds薄膜。

7.根据权利要求4所述的基于日晷原理的太阳能追随微机电传感器的制备方法，其特征在于：所述cds薄膜的杂质敏化是将得到的cds薄膜混入氯化物的水溶液或者在高温热处理的过程中通入一定量的氯气，接着在cds薄膜中直接掺入纯的细cu粉或混入cu盐的水溶液。

8.根据权利要求4所述的基于日晷原理的太阳能追随微机电传感器的制备方法，其特征在于：所述光敏材料为氧化锌。

9.根据权利要求4所述的基于日晷原理的太阳能追随微机电传感器的制备方法，其特征在于：步骤6中，采用蒸发法在cds薄膜上涂上一层金属电极，然后将石墨胶或银胶在样品上划成栅状电极，划好电极后在cds薄膜样品的背面涂上胶液，使cds薄膜样品紧贴在管壳的底座上，然后用银胶将电极与底座的电极引线接通，在30～50℃下烘培，使cds薄膜样品和电极充分干燥，最后涂上一层透明胶液，等待烘干装管封口。

技术总结本发明公开了一种基于日晷原理的太阳能追随微机电传感器及制备方法，包括衬底层(4)，衬底层(4)上设有二氧化硅层，二氧化硅层上设有电极层(2)以及由CdS薄膜构成的日晷盘刻度(3)，所述日晷盘刻度(3)与所述电极层(2)连接；所述日晷盘刻度(3)的中部设有投影杆(1)。本发明可以将日晷小型化形成微机电传感器，进而可以准确的获取太阳位置，具有精准度高，灵敏度好的优点。技术研发人员：李峰平,王权,郑严龙,黄继宝,冮建华,周斯加,黄波,周晨受保护的技术使用者：爱科赛智能科技（浙江）有限公司技术研发日：技术公布日：2024/2/19