TWI404950B - 聚光型太陽能電池檢測裝置 - Google Patents
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Description
本發明係關於一種聚光型太陽能電池檢測裝置，尤指一種可以在實際環境及特定變因環境下有效檢測太陽能電池單元之轉換效率，並可進行單一太陽能電池單元檢測之聚光型太陽能電池檢測裝置者。
在環保節能以及抗全球暖化之觀念漸成主流之今日，可直接擷取太陽光作為能源之太陽能電池遂成為新興之能源供應方式，而在許多種類之太陽能電池中，以「聚光型太陽能電池」(Concentrator Photovoltaic)之轉換效率最為突出，進而成為大型太陽能發電之重要選擇。
聚光型太陽能電池係藉由聚光透鏡將太陽光集中照射於太陽能電池，以將太陽能轉換為電能。然而，太陽光經由聚光透鏡集中且照射時，往往會造成太陽能電池及整體環境的溫度上升，進而造成光電轉換效率下降。因此，瞭解各種不同聚光型太陽能電池對於例如溫度或光照度等環境條件之反應並加以檢測轉換效率之變化，實為重要之課題。
習知對於在特定環境條件下的聚光型太陽能電池轉換效率並無有效之檢測方式，傳統作法係在聚光型太陽能電池下方之散熱板黏貼一溫度偵測器，此方式雖可取得溫度值，但所量測之部份為整體系統之散熱板的溫度，亦即為一間接值，而非太陽能電池本身或太陽能電池所在位置之實際溫度。
此外，上述之檢測方式僅能在實際之環境條件下進行測量，但實際之環境條件相當複雜，許多環境條件皆會影響轉換效率檢測數據，例如太陽光照變化、追日角度、溫度變化、風向等，過多之環境條件變化往往無法有效控制變因，進而造成檢測太陽能電池之困擾。除此之外，上述檢測方式所得之檢測結果均為一大型系統尺度之量測值，因此並無法瞭解單一太陽能電池單元(cell)之轉換效率數值。
因此，如何發明出一種聚光型太陽能電池檢測裝置，以期達到可以在實際環境及特定變因環境下有效檢測聚光型太陽能電池單元之轉換效率，並可進行單一太陽能電池單元檢測之目的，將是本發明所欲積極揭露之處。
有鑑於上述習知太陽能電池檢測裝置之缺憾，發明人有感其未臻於完善，遂竭其心智悉心研究克服，憑其從事該項產業多年之累積經驗，進而研發出一種聚光型太陽能電池檢測裝置，以期達到可以在實際環境及特定變因環境下有效檢測太陽能電池單元之轉換效率，並可進行單一太陽能電池單元檢測之目的。
本發明之主要目的在提供一種聚光型太陽能電池檢測裝置，其透過溫度調節之功能，可模擬不同季節之溫度變化對太陽能電池單元之轉換效率的影響，免於實際環境過於複雜之變因變化，進而達到可以在實際環境及特定變因環境下有效檢測太陽能電池單元之轉換效率的目的。
本發明之另一目的在提供一種聚光型太陽能電池檢測裝置，其可達到進行單一太陽能電池單元檢測之目的。
為達上述目的，本發明之聚光型太陽能電池檢測裝置包含一基座、一環遮光罩、一聚光透鏡、一聚光單元、一第一溫度調整單元、一第二溫度調整單元、一溫度偵測單元、一資訊傳輸單元以及一電力傳輸單元。
其中，基座包含一檢測區；環遮光罩係環設於基座並環繞出一容置空間及一上開口，且基座之檢測區係位於容置空間內；聚光透鏡係組設於上開口；聚光單元係容置於容置空間並位於檢測區上方，且此聚光單元係對應於聚光透鏡；第一溫度調整單元係容置於容置空間並位於檢測區下方，且此第一溫度調整單元係對應於聚光單元；第二溫度調整單元係組設於基座並熱性連通容置空間與外界；溫度偵測單元係容置於容置空間並鄰近於聚光單元，並具有一輸出端組設於該基座；資訊傳輸單元係組設於基座並電性連接於第一溫度調整單元及第二溫度調整單元；電力傳輸單元係容置於該容置空間內，另一端則組設於該基座。
太陽能電池單元係容置於檢測區並對應於聚光單元，且此太陽能電池單元係接觸於第一溫度調整單元並電性連接於電力傳輸單元。
因此，上述之結構可固定光照度，並藉由第一溫度調整單元與第二溫度調整單元之配合，以升高或降低待測之太陽能電池單元之溫度，藉以瞭解待測之太陽能電池單元之轉換效率。
上述之結構亦可藉由第一溫度調整單元與第二溫度調整單元之配合，使得待測之太陽能電池單元的溫度固定，藉以檢測不同光照度對於待測之太陽能電池單元之影響。
上述之結構亦可藉由第一溫度調整單元與第二溫度調整單元之配合，並輔以不同光照度之調整，以模擬各種不同季節之環境條件對於待測之太陽能電池單元之影響。
上述之檢測區於設計上可僅容設單一之太陽能電池單元，因而可將聚光型太陽能電池檢測裝置設置於實際環境條件下，以檢測不同型號甚或不同批號之單一太陽能電池單元之轉換效率是否合乎所要求之標準。
為充分瞭解本發明之目的、特徵及功效，茲藉由下述具體之實施例，並配合所附之圖式，對本發明做一詳細說明。
請同時參閱第1圖至第6圖，其中之第1圖係為本發明較佳具體實施例之立體圖，第2圖係為本發明較佳具體實施例另一視角之立體圖，第3圖係為本發明較佳具體實施例之剖面圖，第4圖係為第3圖部分放大示意圖。第5圖係為本發明另一具體實施例之放大示意圖。第6圖係為本發明另一具體實施例之示意圖。於圖式中顯示有一聚光型太陽能電池檢測裝置1，且此聚光型太陽能電池檢測裝置1包含一基座11、一環遮光罩12、一聚光透鏡13、一聚光單元14、一第一溫度調整單元15、一第二溫度調整單元16、一溫度偵測單元17、一資訊傳輸單元18以及一電力傳輸單元20。
圖式中之基座11包含一檢測區111，且於本實施例中，基座11尚組設有二角板112，其可做為將基座11固定於特定位置之用。
此外，圖式中所顯示之環遮光罩12係環設於基座11並環繞出一容置空間122及一上開口121，且基座11之檢測區111係位於容置空間122內。檢測區111係用於置放太陽能電池單元19之用，以使太陽能電池單元19可確實接受聚光單元14所匯集之太陽光。於本實施例中，環遮光罩12係由隔熱不透光之材質所製成。
圖式中之聚光透鏡13係組設於環遮光罩12所環繞出之上開口121，且於本實施例中，聚光透鏡13尚包含一微調裝置131，其可做為調整聚光透鏡13的角度之用，以使太陽光正確的聚集在聚光單元14。
圖式中之聚光單元14係容置於環遮光罩12所環繞出之容置空間122並位於基座11之檢測區111上方，且此聚光單元14係對應於聚光透鏡13。於本實施例中，聚光單元14係為一漏斗狀金屬裝置；於本發明之另一實施例中，聚光單元14可為一凸透鏡結構(如第5圖所示)。
另外，圖式中之第一溫度調整單元15係容置於環遮光罩12所環繞出之容置空間122並位於基座11之檢測區111下方，且此第一溫度調整單元15係對應於聚光單元14；第二溫度調整單元16係組設於基座11並熱性連通環遮光罩12所環繞出之容置空間122與外界。於本實施例中，第一溫度調整單元15係為一半導體控溫裝置，第二溫度調整單元16係為一散熱風扇。
再者，圖式中之溫度偵測單元17係容置於環遮光罩12所環繞出之容置空間122並鄰近於聚光單元14，該溫度偵測單元17係可為一熱電偶(thermal couple)，以直接偵測容置空間122之溫度，若待測之太陽能電池單元19具有熱電偶，則該溫度單元17亦可與太陽能電池單元19之熱電偶連接，以直接偵測太陽能電池單元19之溫度；該溫度偵測單元17並具有一輸出端171組設於該基座，藉此將所偵測之溫度值輸出至外部。資訊傳輸單元18係組設於基座11並電性連接於第一溫度調整單元15及該第二溫度調整單元16，該資訊傳輸單元18係接收一控制信號以配合不同測試條件的需要，控制第一溫度調整單元15及該第二溫度調整單元16，以使溫度固定或升降。電力傳輸單元20，係容置於該容置空間122內，且該電力傳輸單元20並具有一電力輸出端201組設於該基座；該電力傳輸單元20係與太陽能電池單元19電連接，並藉由電力輸出端201將電流、電壓值輸出至外部。
於檢測時，太陽能電池單元19係容置於基座11之檢測區111並對應於聚光單元14，且此太陽能電池單元19係接觸於第一溫度調整單元15並電性連接於電力傳輸單元20。以在固定光照度下檢測太陽能電池單元19於不同溫度之轉換效率為例，該資訊傳輸單元18係由一外部電腦主機50(請參考第7圖)接收控制訊號控制該第一溫度調整單元15及該第二溫度調整單元16，以使溫度維持在10℃、20℃、30℃、40℃或50℃等不同之溫度值，同時電腦主機50比對接收自溫度偵測單元17所測得之溫度值，以決定是否再傳送控制訊號；於此同時分別在不同溫度值，紀錄該電力傳輸單元20之電力輸出端201所輸出之電流、電壓值，藉此推算太陽能電池單元19於特定溫度下(例如一般檢測常用的溫度：25℃)之轉換效率。所述之電流、電壓值可為電腦主機50紀錄，亦可為其他記錄器所記錄。
此外，於本發明之另一具體實施例中，更可包括一第二溫度偵測單元30。該第二溫度偵測單元30係組設於該基座並連接該第一溫度調整單元15，以量測該第一溫度調整單元15之溫度；該第二溫度偵測單元30亦可將溫度值輸出至一電腦主機，以供調整溫度之參考。
再請同時參閱第1圖至第7圖，其中之第7圖係為本發明較佳具體實施例之使用狀態示意圖。
於第7圖中，顯示上述之聚光型太陽能電池檢測裝置1係組設於一太陽能裝置2，即聚光型太陽能電池檢測裝置1係以基座11之角板112固定於太陽能裝置2上。
於使用時，太陽光會經由聚光透鏡13照射至聚光單元14，且聚光單元14會再將匯聚之太陽光導引至待測之太陽能電池單元19，並進行光電之轉換，於此同時，電力傳輸單元20可將太陽能電池單元19所產生之電流、電壓值以及溫度偵測單元17所測得之溫度傳輸至外部。
於上述結構中，必要時可利用微調裝置131微調聚光透鏡13並使其固定於一光照角度以使太陽光確實匯聚於聚光單元14進而聚於太陽能電池單元19，並藉由第一溫度調整單元15與第二溫度調整單元16之配合，以升高或降低待測之太陽能電池單元19之溫度，藉以瞭解待測之太陽能電池單元19之轉換效率。
此外，上述之結構亦可藉由第一溫度調整單元15與第二溫度調整單元16之配合，使得待測之太陽能電池單元19的溫度固定，藉以檢測不同光照度對於待測之太陽能電池單元19之影響。
再者，上述之結構亦可藉由第一溫度調整單元15與第二溫度調整單元16之配合，並輔以不同光照度之調整，以模擬各種不同季節之環境條件對於待測之太陽能電池單元19之影響。
上述基座11之檢測區111於設計上係可僅容設單一之太陽能電池單元19，因而可將聚光型太陽能電池檢測裝置1設置於實際環境條件下，以檢測不同型號甚或不同批號之單一太陽能電池單元19之轉換效率是否合乎所要求之標準。
此外，如第7圖所示，本發明之聚光型太陽能電池檢測裝置1在配合太陽能裝置2使用時，可經由一電腦主機50接收太陽能裝置2之溫度值，並且由該電腦主機50發送一控制訊號至資訊傳輸單元18，同時接收溫度偵測單元17所輸出之溫度值，以使聚光型太陽能電池檢測裝置1之溫度與太陽能裝置2之同步，並且量測由電力傳輸單元20所輸出之電流、電壓值，以瞭解在模擬成太陽能裝置2的環境時，太陽能電池單元19之轉換效率。如上所述，本發明完全符合專利三要件：新穎性、進步性和產業上的可利用性。以新穎性和進步性而言，本發明係透過溫度調節之功能，可模擬不同季節之溫度變化對太陽能電池單元之轉換效率的影響，免於實際環境過於複雜之變因變化，進而達到可以在實際環境及特定變因環境下有效檢測太陽能電池單元之轉換效率，且同時可達到進行單一太陽能電池單元檢測的目的；就產業上的可利用性而言，利用本發明所衍生的產品，當可充分滿足目前市場的需求。
本發明在上文中已以較佳實施例揭露，然熟習本項技術者應理解的是，該實施例僅用於描繪本發明，而不應解讀為限制本發明之範圍。應注意的是，舉凡與該實施例等效之變化與置換，均應設為涵蓋於本發明之範疇內。因此，本發明之保護範圍當以下文之申請專利範圍所界定者為準。
1．．．聚光型太陽能電池檢測裝置
11．．．基座
111．．．檢測區
112．．．角板
12．．．環遮光罩
121．．．上開口
122．．．容置空間
13．．．聚光透鏡
131．．．微調裝置
14．．．聚光單元
15．．．第一溫度調整單元
16．．．第二溫度調整單元
17．．．溫度偵測單元
171．．．輸出端
18．．．資訊傳輸單元
19．．．太陽能電池單元
2．．．太陽能裝置
20．．．電力傳輸單元
201．．．電力輸出端
30．．．第二溫度偵測單元
50．．．電腦主機
第1圖係為本發明較佳具體實施例之立體圖。
第2圖係為本發明較佳具體實施例另一視角之立體圖。
第3圖係為本發明較佳具體實施例之剖面圖。
第4圖係為第3圖部分放大示意圖。
第5圖係為本發明另一具體實施例之放大示意圖。
第6圖係為本發明另一具體實施例之示意圖。
第7圖係為本發明較佳具體實施例之使用狀態示意圖。
1．．．聚光型太陽能電池檢測裝置
11．．．基座
111．．．容置槽
112．．．角板
12．．．環遮光罩
121．．．上開口
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20．．．電力傳輸單元
201．．．電力輸出端
30．．．第二溫度偵測單元
Claims (8)
- 一種聚光型太陽能電池檢測裝置，包含：一基座，其中具有一檢測區；一環遮光罩，係環設於該基座並環繞出一容置空間及一上開口，且該檢測區係位於該容置空間內；一聚光透鏡，係組設於該上開口；一聚光單元，係容置於該容置空間並位於檢測區上方，且該聚光單元係對應於該聚光透鏡；一第一溫度調整單元，係容置於該容置空間並位於該檢測區下方，且該第一溫度調整單元係對應於該聚光單元；一第二溫度調整單元，係組設於該基座並熱性連通該容置空間與外界；一溫度偵測單元，係容置於該容置空間並鄰近於該聚光單元，並具有一輸出端組設於該基座；一資訊傳輸單元，係組設於該基座並電性連接於該第一溫度調整單元及該第二溫度調整單元；以及一電力傳輸單元，係容置於該容置空間內，並具有一電力輸出端組設於該基座。
- 如申請專利範圍第1項所述之聚光型太陽能電池檢測裝置，其中，該環遮光罩係由隔熱不透光之材質所製成。
- 如申請專利範圍第1項所述之聚光型太陽能電池檢測裝置，其中，該聚光透鏡包含一微調裝置。
- 如申請專利範圍第1項所述之聚光型太陽能電池檢測裝置，其中，該聚光單元係為一漏斗狀金屬裝置。
- 如申請專利範圍第1項所述之聚光型太陽能電池檢測裝置，其中，該聚光單元係為一凸透鏡。
- 如申請專利範圍第1項所述之聚光型太陽能電池檢測裝置，其中，該第一溫度調整單元係為一半導體控溫裝置。
- 如申請專利範圍第1項所述之聚光型太陽能電池檢測裝置，其中，該第二溫度調整單元係為一散熱風扇。
- 如申請專利範圍第1項所述之聚光型太陽能電池檢測裝置，其中，更包括一第二溫度偵測單元，係組設於該基座並連接該第一溫度調整單元。
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2011
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