TWI402473B - 太陽能電池裝置 - Google Patents

Description

太陽能電池裝置

本發明涉及一種太陽能電池裝置，尤其涉及一種具有自動追蹤太陽功能之太陽能電池裝置。

太陽能作為一種可再生資源，因其具有儲量巨大，清潔無污染之優點，受到人們普遍關注。

太陽能電池已成為能源領域之研究熱點，其可應用於房屋等建築上、汽車等行動裝置上、甚至各種可攜式電子裝置上，用於將太陽光能轉化為電能。太陽能電池裝置係藉由半導體物質將太陽之輻射能光子轉變為電能(請參見“Grown junction GaAs solar cell＂，Shen,C.C.；Pearson,G.L.；Proceedings of the IEEE,Volume 64,Issue 3,March 1976 Page(s)：384－385)。照射到電池裝置之光照越強，其輸出電流亦就越大，提供之電能亦就越多。故，於太陽位置不斷變化，而先前之太陽能電池之位置固定不變之情況下，太陽能電池能否隨著太陽位置之變化而接受到太陽光照射，成為人們使用太陽能電池時最為關注之問題。是以，如何保證太陽能電池能隨著太陽位置之變化而接受列太陽光照射成為一個重要課題。

有鑑於此，有必要提供一種具有自動追蹤太陽功能之太陽能電池裝置。

一種太陽能電池裝置，其包括一太陽能電池板，該太 陽能電池裝置進一步包括一自動追蹤太陽設備，該自動追蹤太陽設備包括一反射板，與該太陽能電池板相對設置，用於將其接收到之太陽光反射到該太陽能電池板上；一圖像獲取裝置，用於獲取太陽之圖像資訊；一訊號處理與控制系統，用於接收及處理該圖像獲取裝置輸出之太陽之圖像資訊，得到太陽之位置資訊，進而發出工作指令；及一驅動機構，用於接受該工作指令並驅動該反射板以使其調整到如此一位置，在該位置，能使該太陽能電池板接收到由該反射板反射之太陽光最強。

相較於先前技術，該太陽能電池裝置，藉由一自動追蹤太陽設備，實現反射板即時追蹤太陽，並將其接收到之太陽光反射到該太陽能電池板上，保證太陽能電池板能夠於太陽位置不斷變化之情況下接收太陽光之照射，大大提高太陽能電池裝置之效能。

下面將結合附圖，對本發明實施例作進一步之詳細說明。

請參閱圖1與圖2，本發明實施例提供了一種具有自動追蹤太陽設備之太陽能電池裝置100。該太陽能電池裝置100包括一太陽能電池板10，該太陽能電池板10具有一受光面101；一與該太陽能電池板10相對設置之反射板20，該反射板20具有一反射面201；一自動追蹤太陽設備，該自動追蹤太陽設備包括一圖像獲取裝置30、一訊號處理與控制系統40、及一驅動機構。該驅動機構包括第一驅動機 構50與第二驅動機構60。該太陽能電池裝置100進一步包括一載台70，用於承載該太陽能電池板10；一連接桿80，用於連接該載台70與該反射板20。於本實施例中，該反射板20之形狀為平面型，可以理解，該反射板20之形狀亦可為抛物面型。

該圖像獲取裝置30為一個電荷耦合器件(Charge Coupled Device，CCD)攝像機，用於獲取太陽之圖像資訊。將該攝像機設於能獲取太陽圖像之適當位置，於本實施例中，將該攝像機置於該太陽能電池板10上。可以理解，該圖像獲取裝置30亦可為互補金屬氧化物半導體(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)攝像機或數位相機或攝像頭等，只要係一種圖像獲取裝置，並且獲取之圖像資訊係數位形式之即可。

該訊號處理與控制系統40與該圖像獲取裝置30係電連接，用於接收該圖像獲取裝置30輸出之圖像資訊，並對該圖像資訊進行處理及分析，得到太陽之位置資訊，並發出工作指令給該驅動機構調整反射板20之位置，可以理解，它們之間之連接方式亦可為PS/2埠連接、無線連接或採用USB介面連接等。該訊號處理與控制系統40具有圖像處理程式軟體用於處理圖像資訊，太陽光線經過圖像獲取裝置30上之投影為光斑，提取光斑之亮度特徵，測定光斑中心對圖像獲取裝置30之高度角、方位角從而得到太陽之位置。

該第一驅動機構50與該第二驅動機構60分別與該圖 訊號處理與控制系統40為電連接，該第一驅動機構50與該第二驅動機構60接收到該訊號處理與控制系統40發出之工作指令後，調整該反射板20之位置。於本實施例中，該驅動機構為一驅動馬達，可以理解，該驅動機構亦可為驅動馬達與傳動機構之結合，傳動機構可為平行軸斜齒輪、蝸輪、行星齒輪等，主要根據對該反射板20旋轉角度之精度要求而選擇。該第一驅動機構50為第一驅動馬達50，該第一驅動馬達50包括第一馬達輸出軸51，該第二驅動機構60為第二驅動馬達60，該第二驅動馬達60包括第二馬達輸出軸61，該第一馬達輸出軸51為水平方向，該第二馬達輸出軸61為垂直方向。

該反射板20設有一突出部21，該連接桿80包括一連接該反射板20之突出部21之第一端部81與連接該載台70之第二端部82，該第一端部81設有兩相隔一定距離之第一支撐部811，該兩第一支撐部811上設有兩第一安裝孔812，該反射板20之突出部21設於該兩第一支撐部811之間，該第一馬達輸出軸51水平方向穿設該兩第一安裝孔812並與該反射板20之突出部21固定連接。

該載台70設有兩相隔一定距離之第二支撐部71，該兩第二支撐部71上設有兩第二安裝孔72，該連接桿80之第二端部82設於該兩支撐部71之間，該第二馬達輸出軸61垂直方向穿設該兩第二安裝孔72並與該連接桿80之第二端部82固定連接。

請參閱圖1，該反射板20所處之位置為初始位置。此 時，該太陽能電池板10之受光面101接受不到太陽光之照射，可藉由該反射板20之反射面201將太陽光線間接之照射到該太陽能電池板10之受光面101上，保證了該太陽能電池板10能接收到太陽之照射。

當太陽之位置變化後，請參閱圖2，此時，該太陽能電池板10之受光面101能接受到太陽之直接照射，但同時藉由調整反射板10之位置能使更多非直射之太陽光由該反射板20之反射面201間接照射到該太陽能電池板10上，可增加該太陽能電池板10有效範圍內能量密度。

該圖像獲取裝置30用於獲得太陽之圖像資訊，該訊號處理與控制系統40接收到該圖像資訊後，對該圖像資訊進行處理及分析，得到太陽之位置資訊，發出工作指令給該第一驅動馬達50與第二驅動馬達60調整該反射板20之位置。於第一驅動馬達50之帶動下，該反射板20之突出部21以水平方向之第一馬達輸出軸51為軸旋轉，從而改變該反射板20之反射面201與水平面之夾角變化。於第二驅動馬達60之帶動下，該連接桿80以垂直方向之第二馬達輸出軸61為軸旋轉，從而帶動與該連接桿80相連接之反射板20以該太陽能電池板10為中心旋轉，於第一驅動馬達50與第二驅動馬達60之共同帶動下，該反射板20運動到能使該太陽能電池板10接收到最強之由該反射板20反射之太陽光之位置。

可以理解，於該太陽能電池板10之表面設置一個感測器(圖未示)，當該感測器感測到該太陽能電池板10接收到 最強之由該反射板20反射之太陽光時，該反射板20停止轉動。

該具有自動追蹤太陽設備之太陽能電池裝置100，藉由一自動追蹤太陽設備，實現反射板20之反射面201即時追蹤太陽，並能使該太陽能電池板10能接收到最強之由該反射板20反射之太陽光，保證該太陽能電池板10能夠於太陽位置變化之情況下接收到太陽光之照射，大大提高太陽能電池裝置100之效能。

綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

太陽能電池裝置‧‧‧100

太陽能電池板‧‧‧10

受光面‧‧‧101

反射板‧‧‧20

反射面‧‧‧201

圖像獲取裝置‧‧‧30

訊號處理與控制系統‧‧‧40

第一驅動馬達‧‧‧50

第二驅動馬達‧‧‧60

載台‧‧‧70

連接桿‧‧‧80

第一馬達輸出軸‧‧‧51

第二馬達輸出軸‧‧‧61

突出部‧‧‧21

第一端部‧‧‧81

第二端部‧‧‧82

第一支撐部‧‧‧811

第一安裝孔‧‧‧812

第二支撐部‧‧‧71

第二安裝孔‧‧‧72

圖1係本發明實施例提供之具有自動追蹤太陽設備之太陽能電池裝置之第一狀態之立體示意圖。

圖2係圖1所示之太陽能電池裝置經調整後處於第二狀態之立體示意圖。

太陽能電池裝置‧‧‧100

太陽能電池板‧‧‧10

受光面‧‧‧101

反射板‧‧‧20

反射面‧‧‧201

圖像獲取裝置‧‧‧30

訊號處理與控制系統‧‧‧40

第一驅動馬達‧‧‧50

第二驅動馬達‧‧‧60

載台‧‧‧70

連接桿‧‧‧80

第一馬達輸出軸‧‧‧51

第二馬達輸出軸‧‧‧61

突出部‧‧‧21

第一端部‧‧‧81

第二端部‧‧‧82

第一支撐部‧‧‧811

第一安裝孔‧‧‧812

第二支撐部‧‧‧71

第二安裝孔‧‧‧72

Claims (9)

1. 一種太陽能電池裝置，包括一太陽能電池板，其改進在於，該太陽能電池裝置進一步包括一自動追蹤太陽設備，該自動追蹤太陽設備包括：一反射板，與該太陽能電池板相對設置，用於將其接收到之太陽光反射到該太陽能電池板上；一圖像獲取裝置，用於獲取太陽之圖像資訊；一訊號處理與控制系統，用於接收及處理該圖像獲取裝置輸出之太陽之圖像資訊，得到太陽之位置資訊，進而發出工作指令；及一驅動機構，用於接受該工作指令並驅動該反射板以使其調整到如此一位置，在該位置，能使該太陽能電池板接收到由該反射板反射之太陽光最強。
2. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池裝置，其中，該驅動機構進一步包括第一驅動機構與第二驅動機構，該第一驅動機構用於調整該反射板與地面之夾角變化，該第二驅動機構用於驅動該反射板以該太陽能電池板為中心旋轉，從而調整該反射板與該太陽能電池板之相對位置。
3. 如申請專利範圍第2項所述之太陽能電池裝置，其中，該第一驅動機構為第一驅動馬達，該第一驅動馬達包括一第一馬達輸出軸，該第二驅動機構為第二驅動馬達，該第二驅動馬達包括一第二馬達輸出軸。
4. 如申請專利範圍第3項所述之太陽能電池裝置，其中，該第一馬達輸出軸為水平方向，該第二馬達輸出軸為垂直 方向。
5. 如申請專利範圍第4項所述之太陽能電池裝置，其中，該太陽能電池裝置進一步包括一連接該太陽能電池板與該反射板之連接桿，該連接桿包括連接該反射板之第一端部與連接該太陽能電池板之第二端部，該連接桿之第二端部與該第二馬達輸出軸固定連接，該反射板與該第一馬達輸出軸固定連接。
6. 如申請專利範圍第5項所述之太陽能電池裝置，其中，該反射板以該第一馬達輸出軸為軸旋轉，該連接桿以該第二馬達輸出軸為軸旋轉，從而帶動與該連接桿相連接之反射板旋轉。
7. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池裝置，其中，該反射板之形狀為平面型或抛物面型。
8. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池裝置，其中，該圖像獲取裝置為一CCD或CMOS攝像機。
9. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池裝置，其中，該太陽能電池裝置進一步包括一載台，該載台用於承載該太陽能電池板。