CN106208915A - 漂浮式太阳能组件及其阵列 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种漂浮式太阳能组件。漂浮式太阳能组件包含太阳能电池组件本体、挟持框与浮力提供单元。其中，挟持框设置在太阳能电池组件本体的周围。浮力提供单元连接于挟持框，且包含浮力调整单元与漂浮面。其中，浮力提供单元的漂浮面与液体接触。此外，一种漂浮式太阳能组件阵列亦一并提供。本发明通过与挟持框连接的浮力提供单元使得太阳能电池组件本体可漂浮于液面上而无需设置在陆地上，以节省土地与架设成本的耗费。

Description

漂浮式太阳能组件及其阵列

技术领域

本发明涉及一种太阳能组件，尤其涉及一种可设于液体上的漂浮式太阳能组件。

背景技术

随着科技发展，能源需求与日俱增。然而地球蕴含的能源有限，因此各国皆竞相致力于替代能源的开发。其中，以符合环保诉求的太阳能发电最为活跃。

现有技术中，太阳能发电多是通过太阳能板将光能转换为电能后，再收集此些电能提供给民生或工业上使用。由于太阳能发电的转换效率仍旧不高，就实际应用方面来考量，若欲运用太阳能发电获得现有传统电厂的发电量并达到稳定地供给电力给民生或工业上使用的规模，此所需的土地成本恐将是传统电厂的百倍甚至是千倍。

然而，在这世界人口数不断攀升的世代，世界各国的陆地资源供给都相当紧缩，光人类的居住环境、粮食生产等皆已因陆地资源不足而构成严重问题，更遑论何有如此广大的陆地资源可供需耗费庞大土地成本的太阳能发电厂来设置。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种漂浮式太阳能组件，包含太阳能电池组件本体、挟持框与浮力提供单元，前述挟持框设置在太阳能电池组件本体的周围，浮力提供单元与挟持框连接，且浮力提供单元包含浮力调整单元与漂浮面，所述漂浮面与液体接触。

在本发明的漂浮式太阳能组件的其中一实施例中，上述的浮力提供单元更包含至少一隔间，用以容纳浮力调整单元。

在本发明的漂浮式太阳能组件的其中一实施例中，上述的挟持框更包含第一连接部，用以连接浮力提供单元。

在本发明的漂浮式太阳能组件的其中一实施例中，上述的浮力提供单元包含至少一浮力调整单元，且浮力调整单元具有上表面与相对于上表面的下表面，浮力调整单元包含第二连接部，第二连接部设置在浮力调整单元的上表面，其中第二连接部用以连接于第一连接部。

在本发明的漂浮式太阳能组件的其中一实施例中，上述的浮力调整单元更包含第三连接部，且第三连接部设置在浮力调整单元的下表面。

在本发明的漂浮式太阳能组件的其中一实施例中，上述的浮力调整单元更包含至少一隔间，用以容纳另一浮力调整单元。

在本发明的漂浮式太阳能组件的其中一实施例中，上述的第一连接部、第二连接部或第三连接部包含卡合结构、锁固结构、粘合结构或其组合。

在本发明的漂浮式太阳能组件的其中一实施例中，漂浮式太阳能组件包含多个浮力提供单元，且此些浮力提供单元相对设置，使漂浮式太阳能组件与液体表面具有一小于90度的角度。

在本发明的漂浮式太阳能组件的其中一实施例中，太阳能电池组件本体包含第一表面与第二表面，且第一表面及/或第二表面具有抗反射结构。

在本发明的漂浮式太阳能组件的其中一实施例中，浮力提供单元包括至少一浮力调整单元，且浮力调整单元包含第二连接部以及填充物，其中填充物两侧分别与第二连接部与挟持框的第一连接部连接，使得浮力调整单元与挟持框连接。

本发明更提供另一种漂浮式太阳能组件阵列，包含多个太阳能电池组件本体、多个挟持框及浮力提供单元。其中，多个挟持框分别设置在此些太阳能电池组件本体的周围。浮力提供单元与多个所述挟持框连接，且浮力提供单元包含一浮力调整单元与一漂浮面，其中，漂浮面与液体接触。

综上所述，根据本发明一实施例实施的漂浮式太阳能组件，通过与挟持框连接的浮力提供单元使得太阳能电池组件本体可漂浮于液面上而无需设置在陆地上，以节省土地与架设成本的耗费。此外，更利用改变浮力提供单元的浮力调整单元的材质与设计，或透过浮力提供单元、浮力调整单元数量的改变，来调整供予漂浮式太阳能组件的浮力大小，藉以控制漂浮式太阳能组件于液面上预定的漂浮深度，来使得太阳能组件的底面(背面)可与液面相接触，以帮助太阳能组件降温，进而提高太阳能组件的转换效率，或藉控制漂浮式太阳能组件于液面上预定的漂浮角度，以使太阳能电池组件本体尽可能地吸收较多的光而提高发电效率。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为本发明第一实施例的漂浮式太阳能组件的立体概要示意图。

图2为沿图1中AA剖线(省略太阳能电池组件本体)的剖视概要示意图。

图3为本发明第一实施例的浮力提供单元的另一实施方式的剖视概要示意图。

图4为本发明第一实施例的浮力提供单元的又一实施方式的剖视概要示意图。

图5为本发明第一实施例的浮力提供单元的再一实施方式的剖视概要示意图。

图6为图5的浮力提供单元与浮力调整单元的局部立体概要示意图。

图7为本发明第二实施例的漂浮式太阳能组件的剖视示意图。

图8为本发明第二实施例的漂浮式太阳能组件的第二实施方式的剖视示意图。

图9为本发明第二实施例的漂浮式太阳能组件的第三实施方式的剖视示意图。

图10为本发明第二实施例的漂浮式太阳能组件的第四实施方式的剖视示意图。

图11为本发明一实施例的漂浮式太阳能组件阵列的立体概要示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案进行详细的描述，以更进一步了解本发明的目的、方案及功效，但并非作为本发明权利要求的保护范围的限制。

图1与图2分别为本发明第一实施例的漂浮式太阳能组件的立体概要示意图以及沿图1中AA剖线(省略太阳能电池组件本体)的剖视概要示意图。请参阅图1与图2，一漂浮式太阳能组件100包含太阳能电池组件本体110、挟持框120与浮力提供单元130。

太阳能电池组件本体110在此是指由多个太阳能电池所组成的组件，一般至少包括太阳能电池、焊带(Ribbon)、一正面透光板以及一背板。其中，背板可以是透光、不透光或半透光的材料所构成。正面透光板的一面可作为太阳能电池组件本体110的第一表面，且背板的一面可作为太阳能电池组件本体的第二表面。此外，太阳能电池组件本体110的第一表面及/或第二表面可具有抗反射结构，换言之，正面透光板的一面及/或背板的一面可具有抗反射结构，以增加光入射量。举例而言，当太阳能电池组件本体110欲装设在高纬度地区时，因高纬度地区的光入射角度大，此时太阳能电池组件本体110若以0度角安装且太阳能电池组件本体110的第一表面及/或第二表面不具有抗反射结构时，易造成整体太阳能电池组件本体110的发电量低下；反之，若太阳能电池组件本体110的第一表面及/或第二表面具有抗反射结构时，便可增加光入射量，进而提高整体太阳能电池组件本体110的发电功率。

如图1所示，挟持框120框设在太阳能电池组件本体110的周围，且挟持框120具有上表面以及相对于上表面的下表面。于此，所述的挟持框120的上表面是指一般设置时面向太阳照射的那一面。在本实施例中，挟持框120为矩形挟持框，具有四个边框彼此两两相对。如图2所示，挟持框120包含夹持部121，用以夹持太阳能电池组件本体110于挟持框120中。

浮力提供单元130可连接于挟持框120的下表面。在本实施例中，挟持框120的四边框的下表面是分别设有呈长条矩形体的浮力提供单元130，亦即，共有四个独立的浮力提供单元130分别固定连接于挟持框120的四边框的下表面。然而，本发明并不以此为限。在另一实施例中，浮力提供单元130可仅设置在挟持框120的相对二边框的下表面。而在又一实施例中，浮力提供单元130本身可为环状的矩形体，而环绕于挟持框120的下表面。

在本实施例中，挟持框120与浮力提供单元130透过一体成形方式达成相互连接。其中挟持框120与浮力提供单元130的材质可为玻璃、陶瓷、碳纤维、金属、塑胶材料、橡胶或其组合。

浮力提供单元130包含浮力调整单元131与漂浮面S1。其中，漂浮面S1是指当漂浮式太阳能组件100放置于液体300时，如图3所示，浮力提供单元130与液体300相接触的面。下面以单一浮力调整单元131为例进行说明，然本发明的浮力调整单元131的数量不以此为限。换言之，浮力提供单元130亦可包含多个浮力调整单元131。

如图2所示，浮力调整单元131可被置在浮力提供单元130的腔室130c中，用来调整浮力提供单元130所能供给的浮力大小。因此，浮力调整单元131的密度是小于漂浮式太阳能组件100所置的液体300的密度。举例而言，当漂浮式太阳能组件100所置的液体300为水时，则浮力调整单元131的密度较佳为小于1的物体，例如：发泡聚苯乙烯(保丽龙)等。

请参阅图3，图3为本发明第一实施例的浮力提供单元的另一实施方式的剖视概要示意图。浮力提供单元130更包含至少一隔间134，用以容纳浮力调整单元131。因此，浮力提供单元130可以是空心结构而具有腔室130c，并内设有至少一内壁135，且前述内壁135可彼此等距排列(或不等距列)以间隔出至少一隔间134。于此，是以由二内壁135所间隔出的三隔间134为例来进行说明。此三隔间134的一实施方式如图3所示，二内壁135分别平行于挟持框120而间隔出呈横向设置的三隔间134于浮力提供单元130中。而在另一实施方式中，多个内壁135亦可垂直于挟持框120而间隔出呈直向设置的多个隔间134于浮力提供单元130中，如图4所示。在其他实施方式中，多个隔间134可以是网状、蜂巢状、不规则状等，但不限于此。

因此，每一隔间134皆可用来容置至少一浮力调整单元131，例如通过填充或插入等方式将浮力调整单元131设置在隔间134内，以改变浮力提供单元130所能提供的浮力大小。于此，各浮力调整单元131的外表面是可匹配于浮力提供单元130的各隔间134的内表面。换言之，各浮力调整单元131置入于浮力提供单元130的各隔间134内时，是可将各隔间134的空间完全填满。然而，本发明并非以此为限，在另一实施方式中，浮力调整单元131为可置入浮力提供单元130的隔间134中的物体，且置入后虽未将隔间134的空间完全填满，但可紧配合于隔间134中。例如：圆柱状的发泡聚苯乙烯(保丽龙)、塑胶棒等等，但不限于此。

又，浮力调整单元131本身亦可为封闭的箱体结构，且内部可填充入填充物M，藉以改变浮力调整单元131本身所能提供的浮力大小，如图5所示。因此，浮力调整单元131可于填充物M填入其内后，整体进行密封。

而在另一实施方式中，浮力调整单元131更设有活动闸门132，且活动闸门132可透过枢轴133枢接于浮力调整单元131的一端，以相对于浮力调整单元131的一端活动，而可供填充物经由此活动闸门132填入浮力调整单元131中，且可于填充物填入后封闭浮力调整单元131的整体，以避免填充物露出于浮力调整单元131之外，如图6所示。此外，设有活动闸门132的浮力调整单元131，其内亦可不填充任何填充物M。

于此，填充物M可为气体的型态，例如氦、氖、氩等惰性气体，然应理解的是，凡可作为填充物M填入浮力调整单元131中的气体皆可用之，于此仅举出部分为例。此外，填充物M亦可为液体的型态抑或固体的型态。然而，本发明并非以此为限，填入浮力调整单元131的填充物M可不仅为单一种类、型态，亦即，在单一浮力调整单元131内是可同时包含气体、液体及/或固体的不同种类的填充物M，以通过混杂不同种类、型态的填充物M于浮力调整单元131的内来提供不同的浮力大小。

因此，在本实施例中，漂浮式太阳能组件100可通过抽换地填入不同的浮力调整单元131于多个隔间134中来改变浮力提供单元130所能提供的总浮力大小，进而控制漂浮式太阳能组件100于液体300中的漂浮深度。此外，更可藉此控制漂浮式太阳能组件100漂浮于适当深度，以使漂浮式太阳能组件100，可直接通过与液面相接触来帮助降温并提高转换效率。

图7本发明第二实施例的漂浮式太阳能组件的剖视示意图。请参阅图7，揭露一种漂浮式太阳能组件200，包含太阳能电池组件本体210、挟持框220与浮力提供单元230。其中，挟持框220包含夹持部221，藉以将太阳能电池组件本体210框设于挟持框220中，而浮力提供单元230包含浮力调整单元231与漂浮面S2。于此，漂浮面S2是指当漂浮式太阳能组件200放置于液体300时，浮力提供单元230与液体300相接触的面。

相较于第一实施例来说，本实施例的挟持框220更包含第一连接部222。第一连接部222可设置在挟持框220的下表面，以与浮力提供单元230的浮力调整单元231相连接，而将浮力调整单元231结合于挟持框220之下。

相对地，浮力调整单元231包含第二连接部2311。第二连接部2311对应于挟持框220的第一连接部222设置在浮力调整单元231的上表面，以通过第二连接部2311与第一连接部222的结合来将浮力调整单元231连接于挟持框220之下。

在本实施例中，第一连接部222与第二连接部2311是彼此相互匹配的卡合结构，然而本发明并不以此为限，第一连接部222与第二连接部2311亦可为彼此相互匹配的锁固结构、粘合结构或其组合。

此外，浮力调整单元231更包含第三连接部2312。于此，第三连接部2312设置在浮力调整单元231的下表面，用以与另一浮力调整单元231的第二连接部2311相连接，而可将另一浮力调整单元231结合于其下。

因此，在本实施例中，浮力提供单元230可包含至少一浮力调整单元231，且每一浮力调整单元231具有相对设置的第二连接部2311与第三连接部2312。其中，浮力调整单元231的第三连接部2312与挟持框220的第一连接部222大致上相同，且浮力调整单元231的第三连接部2312以及挟持框220的第一连接部222的结构是相匹配于浮力调整单元231的第二连接部2311的结构，以使漂浮式太阳能组件200可通过将所需数量的浮力调整单元231依序结合于挟持框220之下或将过多数量浮力调整单元231自挟持框220之下移除，来调整漂浮式太阳能组件200于液体300中的漂浮深度。

请参阅图8，为本发明第二实施例的漂浮式太阳能组件的第二实施方式的剖视示意图。在第二实施方式中，设置在挟持框220中相对的二边框下的二浮力提供单元230，可分别由不同数量的浮力调整单元231构成，藉此使漂浮式太阳能组件200与液体300的表面可具有一小于90度的角度θ1，例如10度、20度、30度、40度、50度、60度、70度、80度等，但不限于此，亦可以采用不同尺寸的浮力提供单元230来使所述漂浮式太阳能组件200与液体300表面具有一小于90度的角度θ1。因此，在本发明的第二实施例中可透过结合不同数量的浮力调整单元231于挟持框220的各边框下来调整漂浮式太阳能组件200于液体300的液面上的预定漂浮的角度θ1，以使太阳能电池组件本体210尽可能地吸收较多的光而提高发电效率。

于此，浮力调整单元231可为密度小于漂浮式太阳能组件200所置的液体300的密度的实心物体，例如，当漂浮式太阳能组件200所置的液体300为水时，则浮力调整单元231的密度较佳为小于1。

请参阅图9，为本发明第二实施例的漂浮式太阳能组件的第三实施方式的剖视示意图。在本实施方式中，浮力调整单元231更包含至少一隔间234内设于其中。于此，各隔间234是用以容纳填充物M。

此外，浮力调整单元231更设有活动闸门(图未示)。在一实施例中，活动闸门是设置在浮力调整单元231的一端，且可透过枢轴枢接于浮力调整单元231的一端，以相对于浮力调整单元231的一端活动，而可供填充物M经由此活动闸门从外界填入于浮力调整单元231的隔间234中。

在本实施例中，填充物M可为固体、液体及/或气体等型态。此外，每一浮力调整单元231的隔间234内所填入的填充物M亦并非仅限于填入单一种类、型态的填充物M。换言之，在每一浮力调整单元231的隔间234内是可同时包含气体、液体及/或固体的不同种类的填充物M，以通过混杂不同种类、型态的填充物M于浮力调整单元231的隔间234内来提供不同的浮力大小。

因此，在本实施方式中，漂浮式太阳能组件200除可通过结合不同数量的浮力调整单元231于挟持框220的下或自挟持框220的下将浮力调整单元231拆除之外，更可通过填充不同的填充物M至各浮力调整单元231的隔间234中来改变每一浮力调整单元231所能提供的浮力大小，进而达到控制漂浮式太阳能组件200于液体300中的漂浮深度以及控制漂浮式太阳能组件200与液体300的表面间的角度θ1，以提高太阳能电池组件本体210的转换效率。

请参阅图10，为本发明第二实施例的漂浮式太阳能组件的第四实施方式的剖视示意图。在本实施例中，浮力提供单元230包含至少一浮力调整单元231。在此以三个浮力调整单元231为例进行说明，但浮力调整单元231的数量并非以此为限。

在本实施方式中，各浮力调整单元231包含第二连接部2311与填充物M。此外，浮力调整单元231更包含固定框2313，且第二连接部2311设置在固定框2313的一端。各浮力调整单元231的固定框2313概呈H型，然本发明并非以此为限。

填充物M具有相对的二侧面(以下，分别称之为上侧面M1a与下侧面M1b)。其中，填充物M的上侧面M1a与下侧面M1b分别连接于挟持框220的第一连接部222与第二连接部2311。因此，填充物M的上侧面M1a具有匹配于挟持框220的第一连接部222的卡合结构，藉以将填充物M结合于挟持框220之下，且填充物M的下侧面M1b亦具有匹配于第二连接部2311的卡合结构，能够将固定框2313结合于填充物M之下。

此外，固定框2313更包含第三连接部2312，相对于第二连接部2311而设置在固定框2313的另一端，以将另一填充物M结合于其下。因此，固定框2313的第三连接部2312与挟持框220的第一连接部222大致上相同，而皆具有匹配于填充物M的上侧面的卡合结构。

在本实施方式中，各浮力调整单元231的固定框2313的材质可为玻璃、陶瓷、碳纤维、金属、塑胶材料、橡胶或其组合。而填充物M可为固态的物体，例如：发泡聚苯乙烯(保丽龙)。

请参阅图11，为本发明一实施例的漂浮式太阳能组件阵列的立体概要示意图，揭露一漂浮式太阳能组件阵列400。漂浮式太阳能组件阵列400包含多个太阳能电池组件本体410、多个挟持框420分别设置在各个太阳能电池组件本体410的周围，以及连接于多个挟持框420的下表面的浮力提供单元430。其中，浮力提供单元430包含浮力调整单元(图未示)与漂浮面S3。于此，漂浮面S3是指当漂浮式太阳能组件阵列400放置于液体时，浮力提供单元430与液体相接触的面。

在本实施例中，多个太阳能电池组件本体410及其挟持框420是彼此以紧密排列的形式而组成此太阳能组件阵列。因此，所述挟持框420可为一体成形，并通过设置一环状的浮力提供单元430环绕于此一体成形的挟持框420下来提供浮力。然而，本发明并非以此为限，漂浮式太阳能组件阵列400亦可透过将四个独立的浮力提供单元430设置在此一体成形的挟持框420的四边框的下表面来提供浮力，或仅通过二个独立的浮力提供单元430相对地设置在此一体成形的挟持框420的相对二边框的下表面。

而在另一实施例中，漂浮式太阳能组件阵列400的各太阳能电池组件本体410及设置在其周围的挟持框420与另一太阳能电池组件本体410及设置在其周围的挟持框420，彼此是以相隔一间距的方式来排列组成此太阳能组件阵列。此外，各个挟持框420下更分别设有至少一浮力提供单元430，以提供浮力给各太阳能电池组件本体410及设置在其周围的挟持框420。换言之，在本实施例中，漂浮式太阳能组件阵列400可通过多个前述的漂浮式太阳能组件100或漂浮式太阳能组件200彼此间相隔一间距，并通过牵绳来彼此牵引而形成阵列。

由于本发明一实施例的漂浮式太阳能组件阵列400的浮力提供单元430的各种变化方式与前述的漂浮式太阳能组件100、200的各种变化方式相同(可参阅前方叙述及图2至图10)，故于此不再赘述。

综上所述，根据本发明一实施例实施的漂浮式太阳能组件及漂浮式太阳能组件阵列，通过设置在挟持框的浮力提供单元使得太阳能电池组件本体可漂浮于液面上而无需设置在陆地上，以节省土地与架设成本的耗费。此外，更利用改变浮力提供单元的浮力调整单元的材质与设计，或透过浮力提供单元、浮力调整单元数量的改变，来调整供予漂浮式太阳能组件的浮力大小，藉以控制漂浮式太阳能组件于液面上预定的漂浮深度，来使得太阳能组件的底面(背面)可与液面相接触，能帮助太阳能组件降温，进而提高太阳能组件的转换效率，或用以控制漂浮式太阳能组件在液面上预定的漂浮角度，以提高进入太阳能电池组件本体的光而提高发电效率。

本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (13)

1.一种漂浮式太阳能组件，其特征在于，包含：

一太阳能电池组件本体；

一挟持框，所述挟持框设置在所述太阳能电池组件本体的周围；及

一浮力提供单元，所述浮力提供单元与所述挟持框连接，且所述浮力提供单元包含一浮力调整单元与一漂浮面，所述漂浮面与液体接触。

2.如权利要求1所述的漂浮式太阳能组件，其特征在于，各所述浮力提供单元更包含至少一隔间，所述隔间用以容纳所述浮力调整单元。

3.如权利要求1所述的漂浮式太阳能组件，其特征在于，所述挟持框更包含第一连接部，用以连接所述浮力提供单元。

4.如权利要求3所述的漂浮式太阳能组件，其特征在于，所述浮力提供单元包含至少一所述浮力调整单元，且所述浮力调整单元具有一上表面与相对于所述上表面的一下表面，所述浮力调整单元包含一第二连接部，所述第二连接部设置在所述浮力调整单元的上表面，所述第二连接部用以连接于所述第一连接部。

5.如权利要求4所述的漂浮式太阳能组件，其特征在于，所述浮力调整单元更包含一第三连接部，所述第三连接部设置在所述浮力调整单元的下表面。

6.如权利要求3、4或5其中任一项所述的漂浮式太阳能组件，其特征在于，所述浮力调整单元更包含至少一隔间，各所述隔间用以容纳一填充物。

7.如权利要求3所述的漂浮式太阳能组件，其特征在于，所述第一连接部包含卡合结构、锁固结构、粘合结构或其组合。

8.如权利要求4所述的漂浮式太阳能组件，其特征在于，所述第二连接部包含卡合结构、锁固结构、粘合结构或其组合。

9.如权利要求5所述的漂浮式太阳能组件，其特征在于，所述第三连接部包含卡合结构、锁固结构、粘合结构或其组合。

10.如权利要求1所述的漂浮式太阳能组件，其特征在于，所述漂浮式太阳能组件包含多个所述浮力调整单元，且所述些浮力调整单元相对设置，使所述漂浮式太阳能组件与液体表面具有一小于90度的角度。

11.如权利要求1所述的漂浮式太阳能组件，其特征在于，所述太阳能电池组件本体包含第一表面与第二表面，且所述第一表面及/或所述第二表面具有抗反射结构。

12.如权利要求3所述的漂浮式太阳能组件，其特征在于，所述浮力提供单元包括至少一所述浮力调整单元，所述浮力调整单元包含一第二连接部以及一填充物，且所述填充物两侧分别与所述第一连接部与所述第二连接部连接，使所述浮力提供单元与所述挟持框连接。

13.一种漂浮式太阳能组件阵列，其特征在于，包含：

多个太阳能电池组件本体；

多个挟持框，所述些挟持框分别设置在所述些太阳能电池组件本体的周围；及

一浮力提供单元，所述浮力提供单元与所述多个所述挟持框连接，且所述浮力提供单元包含一浮力调整单元与一漂浮面，所述漂浮面与液体接触。