TW202226745A

TW202226745A - 太陽光電移動實驗室

Info

Publication number: TW202226745A
Application number: TW110100472A
Authority: TW
Inventors: 李思賢; 吳登峻; 謝卓帆; 連慶
Original assignee: 財團法人工業技術研究院
Priority date: 2020-12-23
Filing date: 2021-01-06
Publication date: 2022-07-01
Also published as: US20220200525A1; US11356056B1; TWI767502B

Abstract

本發明涉及一種太陽光電移動實驗室，適於檢測一太陽光電模組，包含一移動載體、一第一箱體、一第二箱體以及一光源。第一箱體固定於移動載體上。第二箱體可滑移地套設於第一箱體上，以與第一箱體共同圍繞構成一檢測艙。光源用以照射太陽光電模組。光源與太陽光電模組分別容置於第一箱體與第二箱體而分別位於檢測艙的相對兩側，以於第二箱體相對第一箱體滑移時改變光源與太陽光電模組的距離。

Description

太陽光電移動實驗室

本發明係關於一種移動式實驗室，特別是一種太陽光電移動實驗室。

為了管理太陽能光電站的太陽光電模組(solar photovoltaic module)的品質、可靠性與性能等，時常需要對太陽光電模組進行抽測。過往，太陽光電模組的各種檢測與分析是在實驗室中進行，為了使模擬光源與待測太陽光電模組能保持所需的量測距離，這些實驗室需要具有一定程度的室內高度，且實驗室中的溫度、照度等環境條件也需要進行控制，以盡可能符合自然的使用情境。

但這些實驗室通常與太陽能光電站相隔很遠的距離，因此，為了抽測作業，太陽光電模組需要在實驗室與光電站之間進行來回的運送。長距離的運輸不僅耗時，也拉長了檢測流程的時間，不僅如此，太陽光電模組也很容易因為運輸途中的震動與撞擊而受損。

為此問題，有業者提出了太陽光電移動實驗室(Photovoltaic mobile lab，或PV mobile lab)，其作法是將模擬光源、太陽光電模組及相關儀器搭建於中小型貨車後方，藉此，即可在太陽能光電站直接進行就地檢測，有助於縮短整體的作業時間，還可避免太陽光電模組因長途運輸而受損的問題。但，這卻又衍伸出需要人工搭建暗房(dark room)的問題，通常，臨時搭建暗房非常費時，不容易控制環境溫濕度，且也不容易達到檢測所需的遮光性。

因此，又有業者提出進一步的設計，直接將模擬光源、太陽光電模組及相關儀器建置於貨櫃車的貨櫃中，以直接將貨櫃作為暗房，但，為了使光源與太陽光電模組能保持所需的量測距離，貨櫃的長度至少需要大於6.3公尺，可是這樣規格的貨車只能由具有大貨車駕照的特定駕駛者駕駛，不僅要求較為嚴苛，且大移動載體不僅增加維運成本，也不易行駛於一些較狹窄的道路，反而影響機動性。

有鑑於此，本發明提供一種太陽光電移動實驗室，能在檢測時使光源與待測太陽光電模組保持所需的量測距離，又能在檢測結束後回復成中小型移動載體的外觀，從而能在滿足檢測需求的同時兼顧機動性。

其將光源配置為固定式設計，使得光路不需要進行校準即可直接進行量測作業，以解決前述光路需要經常校準的問題。

根據本發明之一實施例所揭露的一種太陽光電移動實驗室，適於檢測一太陽光電模組，包含一移動載體、一第一箱體、一第二箱體以及一光源。第一箱體固定於移動載體上。第二箱體可滑移地套設於第一箱體上，以與第一箱體共同圍繞構成一檢測艙。光源用以照射太陽光電模組。光源與太陽光電模組分別容置於第一箱體與第二箱體而分別位於檢測艙的相對兩側，以於第二箱體相對第一箱體滑移時改變光源與太陽光電模組的距離。

根據本發明前述實施例所揭露的太陽光電移動實驗室，其第一箱體與第二箱體能共同構成一個可伸縮的箱體結構，藉以能在檢測時將光源與太陽光電模組分隔所需的量測距離，又能在檢測結束後整體回復成具機動性的尺寸，從而能在滿足檢測需求的同時兼顧機動性。

此外，光源是配置於與移動載體固定之第一箱體，而太陽光電模組是配置於相對第一箱體移動的第二箱體上，也就是說，檢測太陽光電模組的作業不需要移動光源，因此，光源的光路固定不需要額外進行校準即可直接對太陽光電模組進行照射使用。並且，光源是配置於第一箱體內，受外界的水氣、灰塵、溫度或光線等影響較小，維護上也較為方便容易。

反而，若將光源與太陽光電模組的位置對調，第二箱體長時間使用所產生的移動誤差將使得光源的位置產生偏移，從而需要經常性甚或是每次地進行光路的校準，不僅影響檢測精準度，也使檢測作業變的更為繁瑣複雜。並且，在此例中，光源位於會向外延伸突出的第二箱體，容易增加與外界水氣或灰塵等異物接觸的機率，且第二箱體為移動件，若搭載對光源控溫溼度的設施，更是增加第二箱體的負擔而容易使第二箱體的路徑產生偏移，加劇了光路的偏差量，由此可知，光源與太陽光電模組相反於前述實施例的配置，反而會產生促使光路偏移、增加維護成本以及長期維護不便等問題。

以上之關於本發明揭露內容之說明及以下之實施方式之說明，係用以示範與解釋本發明之精神與原理，並且提供本發明之專利申請範圍更進一步之解釋。

以下將以實施方式詳細敘述本發明之詳細特徵以及優點，其內容足以使任何熟習相關技藝者瞭解本發明之技術內容並據以實施，但非以任何觀點限制本發明之範疇。

以下實施例將搭配圖式進行說明，為達圖面簡潔之目的，一些習知慣用的結構與元件將以簡單示意的方式繪示，甚或是予以省略。此外，可能會略為放大或改變圖式中部份特徵的比例或尺寸，以達到便於理解本發明之技術特徵的目的，但這並非用於限制本發明。另外，為便於觀看，圖式中可能有某些結構線以虛線表示。

另外，下文中可能會使用「端」、「部」、「部分」、「區域」、「處」等術語來描述特定元件與結構或是其上或其之間的特定技術特徵，但這些元件與結構並不受這些術語所限制。以下文中也可能使用如「實質上」、「約」及「大致上」等術語，用於描述所修飾之情況或事件可能存在的合理或可接受的偏差量，但仍可達到所預期的結果且並非用於限制本發明。

下文中也可能使用「至少一」來描述所指元件的數量，但除非另有明確說明，其不應僅限於數量為「僅有一」的情況。下文中也可能使用「及/或」的術語，其應被理解為包括所列出項目中之任一者及一或多者之所有組合。

首先，請參閱圖1~3，本發明之一實施例提出了一種太陽光電移動實驗室(Photovoltaic mobile lab，或PV mobile lab)1，也可稱為「移動式太陽光電檢測中心(mobile PV-testing center)」。於此需先說明的是，部分圖式會達簡潔之目的可能將部分結構省略。太陽光電移動實驗室1例如可以但不限於是車輛(vehicle)或其他合適載具的形式，能直接行駛至太陽能光電站現場以對太陽光電模組(solar photovoltaic module)進行就地檢測(on-site test)，省去了過往需要將太陽光電模組運送回實驗中心才能進行檢測的問題，因而可大幅減少檢測太陽光電模組的時間與成本而提升品質管控的效率，還能避免運輸過程對太陽光電模組可能造成的傷害。

太陽光電移動實驗室1所能執行的檢測項目可包含在標準照度(standard test condition，STC)下量測峰值輸出(peak power)、電絕緣性(electrical insulation)、紅外線熱成像(IR thermography)以及電致發光(electroluminescence，EL)等，但這些檢測項目可依實際需求進行調整，並非用於限定本發明。

進一步來看，請接續參閱圖4~5，於本實施例中，太陽光電移動實驗室1可至少包含一移動載體100、一第一箱體110、一第二箱體120以及至少一光源LS。於本實施例中，太陽光電移動實驗室1例如是以貨車(truck)的形式為例來說明，在此情況下，移動載體100可為貨車的車體，其至少可包含一頭部101以及與頭部101相連之載體本體102，載體本體102上可裝設有輪部103以及其他與驅動移動載體100相關的構件(未標號)。

第一箱體110與第二箱體120均承載於載體本體102上，第二箱體120可活動地套設於第一箱體110外，以與第一箱體110共同構成一個可伸縮的箱體結構，從而使太陽光電移動實驗室1能切換於一收闔狀態(如圖1~2所示)與一伸長狀態(如圖4~5所示)。

進一步來看，於本實施例中，第一箱體110固定於載體本體102，因此，第一箱體110為不可活動地設置於移動載體100。如圖所示，第一箱體110之第一底板111能經由任何合適的方式直接疊設於載體本體102上，或是，第一箱體110之第一底板111能與載體本體102共同構成一體而可視為載體本體120的一部分。

光源LS被容置於第一箱體110內，並固定於第一箱體110上。如圖所示，光源LS固定於第一箱體110內靠近頭部101的位置，也就是說，光源LS經由第一箱體110而不可相對移動載體100活動地位於移動載體100之上。光源LS，例如為能在檢測環境下模擬自然光的合適光源，且其規格可依據輻照強度與輻射光普分布等檢測所需的物理特徵進行選擇，本發明並非以此為限。

第二箱體120可相對第一箱體110滑移地套設於第一箱體110外，換句話說，第二箱體120可經由第一箱體110相對移動載體100活動。藉此，第一箱體110與第二箱體120共同圍繞構成一個體積可變的檢測艙S。為助於第二箱體120在第一箱體110上的滑動運動，於本實施例中，太陽光電移動實驗室1還可包含至少一滑輪組130，第二箱體120能經由滑輪組130可滑移地設置於第一箱體110上。具體來說，如圖所示，滑輪組130可至少包含一第一滑輪組131及一第二滑輪組132，第二箱體120套設於第一箱體110時，其第二底板121的兩側可經由第一滑輪組131可滑移地疊置於第一箱體110，而其第二頂板122的兩側可經由第二滑輪組132可滑移地疊置於第一箱體110之第一頂板112上或之上。藉此，第二箱體120能透過第一滑軌組131與第二滑軌組132相對移動載體100、第一箱體110及其上的光源LS滑移，其中，於本實施例中，第二箱體120套設於第一箱體110時，第二底板121能伸入第一箱體110中而疊置於第一底板111上或之上。具體來說，第二底板121可為自第二頂板122與第二箱體120之背板(未標號)往第一箱體110內部延伸的板體結構，從而可懸置於第二箱體120之側板(未標號)之間。

藉此，如圖1~2所示，第二箱體120能往第一箱體110相對收攏而使太陽光電移動實驗室1切換至整體長度較短的收闔狀態，或是，如圖4~5所示，第二箱體120能相對第一箱體110向外延伸而使太陽光電移動實驗室1切換至整體長度較長的伸長狀態。

於此，補充說明的是，為更進一步地減少第二箱體120與第一箱體110之間相對滑動時的摩擦力，第二箱體120之第二底板121朝向第一箱體110之第一底板111的表面可突設有多個滑軌170(如圖3所示)，滑軌170可以但不限於呈突條狀，能介於或被夾設於第二底板121與第一底板111之間，藉以減少第二底板121與第一底板111之間的接觸面積，從而降低第二底板121與第一底板111的相對活動時產生的摩擦力。同理，於一些其他實施例中，滑軌170也可適用於第二箱體120之第二頂板122朝向第一箱體110之第一頂板112的表面，以達到降低摩擦力的效果。

於本實施例中，太陽光電移動實驗室1還能承載至少一待測的太陽光電模組，如圖所示，一太陽光電模組SP可被容置於第二箱體120中。太陽光電模組SP例如可以但不限於是一般太陽能光電站或市面可見的太陽光電模組，本發明也不特別予以限制。如圖所示，太陽光電模組SP可被安置於第二箱體120相對遠離光源LS的位置，使得光源LS與太陽光電模組SP被配置於第一箱體110與第二箱體120所共同構成之可伸縮箱體結構的相對兩端，換句話說，光源LS與太陽光電模組SP分別被配置於檢測艙S的相對兩側。

如前所介紹，藉由第一箱體110與第二箱體120的配合，能確保在檢測時，太陽光電移動實驗室1能切換至伸長狀態而令光源LS與太陽光電模組SP之間間隔開適當的量測距離，又能在檢測結束後讓太陽光電移動實驗室1切換回收闔狀態而使太陽光電移動實驗室1整體回復成較小型的尺寸。

於實際應用中，在可提供光源LS與太陽光電模組SP足夠的檢測空間的前提下，收闔狀態的太陽光電移動實驗室1的尺寸能降至非持有大貨車駕照的駕駛人員也能合法駕駛的程度，對於駕駛者的要求較為寬鬆，且收闔狀態的太陽光電移動實驗室1的體積也較易於維護，也較能行駛於一些較為狹窄的道路，具有較高的機動性。

補充說明的是，為了提升檢測精準度，第一箱體110與第二箱體120的組裝還需要考量能使其檢測艙S達到暗房(dark room)的程度，因此，第二箱體120在能相對第一箱體110滑移的情況下，兩者之間的縫隙大小至少需維持在不會使外部光直接透入檢測艙S的程度，換句話說，第一箱體110與第二箱體120所共同圍繞而成的檢測艙S能作為電致發光檢測太陽光電模組SP的暗房。

另外，為了提升檢測精準度，用於檢測太陽光電模組與提供自然光的模擬光源可配置於為溫度及乾濕度可控的環境，同時，還可提供有效的散熱手段以排除光源所產生的熱能。由此可知，光源LS的位置除了考量太陽光電模組SP之外，還可散熱器、風扇、空調系統等周邊設備的配置。為此，本實施例之太陽光電移動實驗室1將光源LS配置於第一箱體110，藉此，以及前述的散熱器、風扇、空調系統等設備均，與光源LS搭配使用的散熱器、風扇與空調系統等其他重量較重的設備可鄰近地配置於第一箱體110及/或載體本體102上，以讓載體本體102承受較多的重量。其中，光源LS特別是配置於第一箱體110的深處，不僅可獲得較佳的暗房效果，其受到外界環境的影響(如外界水氣或灰塵或溫度等)，維護上也較為容易方便。

於此可知，在光源LS位於第一箱體110且太陽光電模組SP位於第二箱體120的配置下，檢測作業並不牽涉光源LS的移動，只需要將第二箱體120向外拉動，且與檢測相關且較重的設施的重量都落於第一箱體110或經由第一箱體110落於載體本體102，第二箱體120主要僅用於承載太陽光電模組SP，其重量負擔較小，因此，即使長時間重複使用，光源LS的光軸(optical axis)OA不易產生偏移的問題，從而能使得光源LS的入射光IL(如圖4~5所示)能以預期的方式均勻地入射至太陽光電模組SP。也因此，太陽光電移動實驗室1通常可直接進行檢測的作業，不需要經常性地校準光源LS的光路。

這可以從假設相反配置的方式來說明，假設將光源LS與太陽光電模組SP交換位置(即，令光源LS配置於第二箱體120上，而令太陽光電模組SP配置於第一箱體110上)，重量較重的光源LS將其重量施加於可移動的第二箱體120上，特別是在伸長狀態時，位於第二箱體120末端光源LS對第一箱體110所產生力矩增加，從而增加使第二箱體120產生偏移的機率，更不用說與光源LS搭配使用的散熱器與風扇等也需要就近挪至第二箱體120上，這更增加了第二箱體120的負擔，從而加劇第二箱體120產生偏移的機率。且也因為光源LS是位於第二箱體120的末端，輕微的偏移即會在太陽光電模組SP處產生不可忽視的光軸偏移量。舉例來說，假設光源LS與太陽光電模組SP於伸長狀態時的距離為550公分，在前述的相反配置下，即使光源LS在第二箱體120上只產生光軸OA偏離1度，入射光IL至太陽光電模組SP還是會產生約9.6公分的偏差量，嚴重地影響了檢測精準度。

也就是說，在太陽光電模組SP位於不可動之構件(即第一箱體110)但光源LS位於活動構件(即第二箱體120)的相反配置下，第二箱體120容易因重量過重而產生形變或偏移，從而容易使光源LS偏離所設定的光路甚或是放大了光源LS偏移的情況，進而影響檢測精準度。在前述這些問題下，使用者需要時常校正光源LS的光路，從而使得檢測作業變的更為繁瑣複雜。

接著，請參閱圖6，為太陽光電移動實驗室1的光路模擬示意圖，可用於理解光源LS在前述太陽光電移動實驗室1的環境下的可行性評估。如圖所示，可見光源LS能將光線均勻地射至太陽光電模組SP，據相應的模擬統計結果，太陽光電移動實驗室1能使光源LS對太陽光電模組SP達到IEC 60904-9之太陽能模擬器(solar simulator)的三項性能指標均為等級A的程度，即，光譜符合度為0.75~1.25之間、光輻照不均勻度為2%或以下、光輻照度不穩定度為2%或以下。

補充說明的是，為更進一步地穩固第二箱體120，於本實施例中，太陽光電移動實驗室1還可包含一支撐板140，支撐板140可樞轉地設置於第一箱體110的第一底板111遠離光源LS的末端，或可樞轉地設置於載體本體102遠離光源LS的末端處。支撐板140可以透過油壓缸(未標號)或其他合適的方式驅動，本發明並非以此為限。支撐板140可於收闔狀態時(如圖1~2)蓋覆於第二箱體120的背面(未標號)，並可於伸長狀態(如圖4~5)時往水平方向擺放以支撐向外伸出的第二箱體120，也就是說，支撐板140能用於支撐第二箱體120未與第一箱體110重疊的部分(即第二箱體120未疊置於第一箱體110的部分)。藉此，支撐板140不僅能提升第二箱體120的穩定度，而有助於更進一步降低第二箱體120產生偏移的機率，從而提升太陽光電移動實驗室1的可靠度與精準度。

此外，太陽光電移動實驗室1上可搭載控制裝置(未繪示)，以調整支撐板140的角度。藉此，即使第二箱體120不甚因巨大的外力或其他原因產生偏離軌道的情形，可藉由調整支撐板140的角度的方式令支撐板140將第二箱體120推抵校正回所需的位置。

進一步地，於本實施例中，太陽光電移動實驗室1還可包含至少一支撐柱141，如圖4~5所示，支撐柱141可活動地設置於第二箱體120的第二底板121下方，以用以將第二箱體120延伸而出的部分支撐於地面之上，從而增加第二箱體120的穩定性。

但，支撐板140與支撐柱141可皆為選用，在一些其他實施例中，太陽光電移動實驗室也可省略前述的支撐板140與支撐柱141。

另外，為增加密閉效果，於一些實施例中，第一箱體110可具有一段差部(step)113。具體來說，段差部113可沿第一箱體110之側板(未標號)與第一頂板112配置，使得所述之各板體上產生一個高低落差，其深度可實質上小於、等於或大於第二箱體120套設於第一箱體110的板體厚度。第二箱體120之第二頂板122的厚度可小於、等於或大於段差部113的深度，因此，第二頂板122疊置於第一箱體110之第一頂板112上時，第二頂板122可抵接於第一頂板112之段差部113的垂直表面(未標號)，藉以避免第二頂板122與第一頂板112重疊部分的間隙不會直接暴露於外，增加防止入入水與入塵的效果。本實施例以段差部113的深度實質上等於第二箱體120的板體厚度為例來說明，如圖所示，藉由段差部113，可使第二頂板122疊置於第一箱體110之第一頂板112上時，第一頂板112上未被第二頂板122覆蓋的部分實質上與第二頂板122齊平。

更進一步地，於一些其他實施例中，段差部113處可設置防水條160，防水條160例如以橡膠等合適的防水材質所構成，以在收闔狀態時被第一箱體110與第二箱體120共同夾持，能更進一步增加防止入水與入塵的效果。

再者，於本實施例中，第二箱體120還可具有至少一太陽光電模組取放門125，位於其側板(未標號)上遠離光源LS的一側，藉此，使用者可直接經由打開太陽光電模組取放門125直接抽取或置放太陽光電模組SP。

最後，可理解地，於本實施例或其他實施例中，太陽光電移動實驗室1也可更包含與檢測或提升便利度相關的其他設施或儀器(未標號或未繪示)，例如可選擇性於第一箱體110及/或第二箱體120上設置供人員進出的門、搭載於第一箱體110及/或第二箱體120外的遮陽設施、供實驗室運行的發電機等，均可依據實際需求進行增設，本發明並非以此為限。

綜上所述，於前述實施例所揭示之太陽光電移動實驗室中，由於第一箱體與第二箱體能共同構成一個可伸縮的箱體結構，藉以能在檢測時將光源與太陽光電模組分隔所需的量測距離，又能在檢測結束後整體回復成具機動性的尺寸，從而能在滿足檢測需求的同時兼顧機動性。

雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。在不脫離本發明之精神和範圍內，所為之更動與潤飾，均屬本發明之專利保護範圍。關於本發明所界定之保護範圍請參考所附之申請專利範圍。

1:太陽光電移動實驗室 100:移動載體 101:頭部 102:載體本體 103:輪部 110:第一箱體 111:第一底板 112:第一頂板 113:段差部 120:第二箱體 121:第二底板 122:第二頂板 125:太陽光電模組取放門 130:滑輪組 131:第一滑輪組 132:第二滑輪組 140:支撐板 141:支撐柱 160:防水條 170:滑軌 IL:入射光 LS:光源 OA:光軸 S:檢測艙 SP:太陽光電模組

圖1~2係為依據本發明之一實施例之太陽光電移動實驗室於收闔狀態的側視示意圖。圖3係為圖1之線3-3’所繪示之太陽光電移動實驗室的前側剖面示意圖。圖4~5係為圖1之太陽光電移動實驗室切換至伸長狀態的使用側視示意圖。圖6係為本發明之一實施例的光路模擬示意圖。

1:太陽光電移動實驗室

100:移動載體

101:頭部

102:載體本體

103:輪部

110:第一箱體

111:第一底板

112:第一頂板

113:段差部

120:第二箱體

121:第二底板

122:第二頂板

125:太陽光電模組取放門

130:滑輪組

131:第一滑輪組

132:第二滑輪組

140:支撐板

160:防水條

LS:光源

S:檢測艙

SP:太陽光電模組

Claims

一種太陽光電移動實驗室，適於檢測一太陽光電模組，該太陽光電移動實驗室包含：一移動載體；一第一箱體，固定於該移動載體上；一第二箱體，可滑移地套設於該第一箱體上，以與該第一箱體共同圍繞構成一檢測艙；以及一光源，用以照射該太陽光電模組，其中該光源與該太陽光電模組分別容置於該第一箱體與該第二箱體而分別位於該檢測艙的相對兩側，以於該第二箱體相對該第一箱體滑移時改變該光源與該太陽光電模組的距離。
如請求項1所述之太陽光電移動實驗室，更包含至少一滑輪組，該第二箱體經由該至少一滑輪組可滑地設置於該第一箱體上。
如請求項1所述之太陽光電移動實驗室，其中該第一箱體包含彼此相對的一第一頂板與一第一底板，該第二箱體包含彼此相對的一第二頂板與一第二底板，該第一頂板疊置於該第二頂板上，該第二底板位於該第一箱體內且疊置於該第一底板上。
如請求項3所述之太陽光電移動實驗室，其中該第二箱體之該第二底板朝向該第一箱體之該第一底板的表面突設有多個滑軌，該些滑軌夾設於該第二底板與該第一底板之間。
如請求項1所述之太陽光電移動實驗室，其中該第一箱體具有一段差部，用於供該第二箱體抵接。
如請求項5所述之太陽光電移動實驗室，更包含一防水條，位於該段差部，以受該第一箱體與該第二箱體共同夾持。
如請求項1所述之太陽光電移動實驗室，其中該第二箱體具有一太陽光電模組取放門，位於該第二箱體遠離該光源的一側且對應該檢測艙內的該太陽光電模組。
如請求項1所述之太陽光電移動實驗室，更包含一支撐板，樞設於該移動載體，用以支撐該第二箱體未疊置於該第一箱體的部分。
如請求項1所述之太陽光電移動實驗室，更包含至少一支撐柱，可活動地設置於該第二箱體，以用以將該第二箱體未疊置於該第一箱體的部分支撐於地面之上。
如請求項1所述之太陽光電移動實驗室，其中該光源經由該第一箱體不可活動地固定於該移動載體。
如請求項1所述之太陽光電移動實驗室，其中該第一箱體與該第二箱體所共同為圍繞構成的該檢測艙能作為電致發光檢測該太陽光電模組的暗房。