TWI464354B - 太陽能電池裝置 - Google Patents

Description

太陽能電池裝置

本發明是有關於一種太陽能電池裝置，且特別是一種能擺動的太陽能電池裝置。

現今社會在能源需求與日俱增以及環境污染日益嚴重的情況下，較無污染及理論上可取之不盡的再生能源成為現今能源發展的一個重要課題。這些再生能源例如是太陽能、風能、潮汐能或是生質能等。其中，以太陽能電池裝置為例，其藉由光伏電池(photovoltaic cell,PV cell)，而可直接將太陽能轉換為電能，更是近幾年在能源開發的研究上相當重要且受歡迎的一環。

惟在高緯度或高海拔等常降雪的區域，太陽能電池裝置常會面臨被積雪覆蓋的情況。若加上因地域限制而無法以人工等外力將積雪清除的話，則必須等待積雪自行融化，而此舉也易延長積雪對太陽能電池裝置影響的時間，而使太陽能電池裝置的效能受積雪的影響甚至損壞。

本發明提供一種太陽能電池裝置，其具有能自行除雪的機構。

本發明的一實施例提出一種太陽能電池裝置，其包括一太陽能電池模組以及一支撐結構。太陽能電池模組具有一底面與位在底面的一支撐部。支撐結構設置於太陽能電池模組之下方，且承載接抵於太陽能電池模組之支撐部。支撐結構包括一第一支架、一第二支架與一緩衝件。第一支架與支撐部組配並形成一支點。第二支架與支撐部組配並遠離於第一支架設置。緩衝件抵接於第二支架之頂端與底面之間。緩衝件使太陽能電池模組以支點為軸相對第二支架進行往復擺動。

在本發明之一實施例中，上述之太陽能電池模組包括一框架以及一太陽能電池板。框架具有上述之支撐部。太陽能電池板組裝在框架上。太陽能電池板具有一具旋轉自由度之固定端與一自由端，其中固定端的水平高度大於或等於自由端的水平高度，且自由端能在鉛直面上相對固定端做角位移。

在本發明之一實施例中，上述之支撐結構還包括一樞接件，連接在第一支架與太陽能電池板的固定端之間，並形成上述之支點。

在本發明之一實施例中，上述之太陽能電池板的自由端以固定端為軸在一第一位置與一第二位置之間往復移動。當自由端在第一位置時的太陽能電池板相對於水平面的夾角，小於自由端在第二位置時太陽能電池板相對於水平面的夾角。

在本發明之一實施例中，上述之太陽能電池板之自由端相對於固定端的可旋轉角度為0度至45度。

在本發明之一實施例中，上述之自由端於第二位置時的水平高度，小於自由端於第一位置時的水平高度。

在本發明之一實施例中，上述之緩衝件包括一壓縮彈簧、一阻尼器或其組合。

基於上述，在本發明的上述實施例中，藉由太陽能電池模組與支撐結構之間所形成的支點與緩衝件，而使積雪能利用重力帶動太陽能電池模組相對於支撐結構進行往復擺動，進而使位在太陽能電池模組上的積雪自行落下。當積雪從太陽能電池模組上移除後，太陽能電池模組便藉由緩衝件而移回原初始位置。如此，太陽能電池裝置便能同時維持其發電效能與達到自行除雪的效果。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1A是依照本發明一實施例的一種太陽能電池裝置的示意圖。圖1B是圖1A的太陽能電池裝置的透視圖。請同時參考圖1A與圖1B，在本實施例中，太陽能電池裝置100包括一太陽能電池模組110以及一支撐結構120。太陽能電池模組110具有相對的一底面S1、一頂面S2與位在底面S1的一支撐部112。支撐結構120設置在太陽能電池模組110的下方，並承接於太陽能電池模組110的支撐部112。支撐結構120包括一第一支架121、一第二支架122與一緩衝件123。第一支架121與支撐部112組配並形成一支點C1。第二支架122與支撐部112組配並遠離第一支架121設置。緩衝件123抵接於第二支架122的頂端與太陽能電池模組110的底面S1之間。在此，緩衝件123使太陽能電池模組110以支點C1為軸相對第二支架122進行往復擺動。

基於上述，太陽能電池模組110除藉由支撐結構120而得以立設在平台上外，尚能藉由第一支架121裝配至太陽能電池模組110後所形成的支點C1，及抵接在第二支架122與支撐部112之間且遠離支點C1的緩衝件123，而造成太陽能電池模組110與支撐結構120形成類似翹翹板的結構。此舉讓太陽能電池模組110承受外力(在本實施例之外力即為積雪施加在太陽能電池模組110之頂面S2上的重量)時，能利用其朝向一側轉動而讓積雪從頂面S2落下，以達到除雪的目的。

再者，當太陽能電池模組110因積雪而轉動時，會同時施力於緩衝件123以使其蓄積彈性位能。一旦積雪移除，即代表太陽能電池模組200不再承受上述之外力，便能藉由緩衝件123而將太陽能電池模組110移回原初始位置。

圖2A與圖2B為圖1A的太陽能電池裝置於不同狀態的示意圖。請同時參考圖2A與圖2B，本實施例的太陽能電池模組110包括一框架114與一太陽能電池板116，其中框架114具有上述的支撐部112，而太陽能電池板116組裝在框架114上。在此需注意的是，藉由上述支撐結構120，而讓太陽能電池板116具有一具旋轉自由度之固定端A1與一自由端A2，且太陽能電池板116的自由端A2會以固定端A1為軸在一第一位置(如圖2A所繪示)與一第二位置(如圖2B所繪示)之間往復移動。

在此並未限定用以造成上述往復運動之結構型式。舉例來說，本實施例的支撐結構120還包括一樞接件124，其連接在第一支架121與太陽能電池板116的固定端A1之間，而形成上述的支點C1，並使自由端A2能相對於固定端A1轉動。再者，緩衝件123例如是一壓縮彈簧、一阻尼器或其組合，因而自由端A2受外力轉動時會同時壓縮緩衝件123。此時緩衝件123除了減緩外力對太陽能電池模組110與第二支架122之間造成的衝力外，尚能蓄積緩衝件123的位能，以在積雪從頂面S2移除後，緩衝件123能藉此位能驅動自由端A2移回原位。因此，任何能在太陽能電池板116形成固定端A1與自由端A2之結構，並使自由端A2藉由緩衝件123而相對於固定端A1往復擺動者，皆可適用於本實施例。

另外，在本實施例中，固定端A1的水平高度大於或等於自由端A2的水平高度。換句話說，處於第一位置的太陽能電池模組110，其支點C1處的高度大於或等於緩衝件123組配至太陽能電池模組110處的高度，亦即此時的太陽能電池模組110(如圖2A所繪示)是處於可進行光電轉換狀態的位置，其中太陽能電池模組110與水平面H1之間存在一第一夾角T1，且此第一夾角T1會因太陽能電池裝置100所裝設之區域的緯度而有所不同。當固定端A1的水平高度等於自由端A2的水平高度，即第一夾角T1為0度時，太陽能電池模組110呈一水平狀態。

接著，當降雪逐漸沈積在太陽能電池模組110的頂面S2上時，積雪的重量便會驅動太陽能電池模組110以支點C1為軸而轉動，亦即自由端A2將會在鉛直面V1上相對固定端A1進行角位移，並朝向第二支架122靠近以壓縮緩衝件123。藉此，當自由端A2轉動至圖2B所繪示之第二位置時，頂面S2上的積雪便會因重力而從太陽能電池模組110滑落，而此時位在第二位置的太陽能電池模組110，其與水平面H1之間存在一第二夾角T2。

值得注意的是，自由端A2於第二位置P2時的水平高度，小於自由端A2於第一位置P1時的水平高度，亦即當自由端A2在第一位置時的第一夾角T1，是小於自由端A2在第二位置時的第二夾角T2。換句話說，為使積雪因其自身重量而從頂面S2自動滑落，太陽能電池模組110會藉由上述的轉動而增加其傾斜度，以達到除雪的效果。在此，太陽能電池板116之自由端A2相對於固定端A1的可旋轉角度較佳為0度至45度。

在此並未限制支撐結構中支架的數量，圖3A與圖3B分別為本發明另一實施例的一種太陽能電池裝置的示意圖。由上述實施例可知，凡藉由支撐結構120而造成太陽能電池模組110以支點C1為軸進行來回擺動者，皆可適用於本發明。

圖4是依照本發明又一實施例的太陽能電池裝置的方塊圖。請參考圖4並對照圖2A與圖2B，在本實施例中，太陽能電池裝置200還包括彼此電性連接的一控制單元210與一感測單元220，其中控制單元210電性連接支撐結構120的樞接件124與緩衝件123，而感測單元220設置在太陽能電池模組110與支撐結構120之間。在此，感測單元220用以感測太陽能電池模組110的負載，並據此而使控制單元210藉由控制樞接件124與緩衝件123而調整太陽能電池模組110的傾斜角度。舉例來說，當感測單元220感測到太陽能電池模組110之頂面S2上的積雪負載超過一設定值後，控制單元210便會因此調整太陽能電池模組110的傾斜角度，進而使頂面S2上的積雪滑落，而達到與上述實施例一樣的除雪效果。

綜上所述，在本發明的上述實施例中，藉由太陽能電池模組與支撐結構之間所形成的支點與緩衝件，而使積雪能利用重力帶動太陽能電池模組相對於支撐結構進行往復擺動，進而使位在太陽能電池模組上的積雪自行落下。當積雪從太陽能電池模組上移除後，太陽能電池模組便藉由緩衝件而移回原初始位置。如此，太陽能電池裝置便能同時維持其發電效能與達到自行除雪的效果。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100、200．．．太陽能電池裝置

110．．．太陽能電池模組

112．．．支撐部

114．．．框架

116．．．太陽能電池板

120．．．支撐結構

121．．．第一支架

122．．．第二支架

123．．．緩衝件

124．．．樞接件

210．．．控制單元

220．．．感測單元

A1．．．固定端

A2．．．自由端

C1．．．支點

H1．．．水平面

S1．．．底面

S2．．．頂面

T1．．．第一夾角

T2．．．第二夾角

V1．．．鉛直面

圖1A是依照本發明一實施例的一種太陽能電池裝置的示意圖。

圖1B是圖1A的太陽能電池裝置的透視圖。

圖2A與圖2B為圖1A的太陽能電池裝置於不同狀態的示意圖。

圖3A與圖3B分別為本發明另一實施例的一種太陽能電池裝置的示意圖。

圖4是依照本發明又一實施例的太陽能電池裝置的方塊圖。

100．．．太陽能電池裝置

110．．．太陽能電池模組

112．．．支撐部

114．．．框架

116．．．太陽能電池板

120．．．支撐結構

121．．．第一支架

122．．．第二支架

123．．．緩衝件

124．．．樞接件

A1．．．固定端

A2．．．自由端

C1．．．支點

H1．．．水平面

S1．．．底面

S2．．．頂面

T2．．．第二夾角

V1．．．鉛直面

Claims (8)

1. 一種太陽能電池裝置，包括：一太陽能電池模組；一支撐結構，設置於該太陽能電池模組之下方；一控制單元，電性連接該支撐結構；以及一感測單元，電性連接該控制單元，該控制單元依據該感測單元所感測之該太陽能電池模組的荷重，而驅動該支撐結構調整該太陽能電池模組的傾斜角度。
2. 如申請專利範圍第1項所述的太陽能電池裝置，其中該太陽能電池模組具有一底面與位在該底面的一支撐部，而該支撐結構包括：一第一支架，與該支撐部組配並形成一支點；一第二支架，與該支撐部組配並遠離於該第一支架設置；以及一緩衝件，電性連接該控制單元，並抵接於該第二支架之頂端與該太陽能電池模組之該底面之間，該控制單元驅動該緩衝件使該太陽能電池模組以該支點為軸相對該第二支架進行往復擺動。
3. 如申請專利範圍第2項所述的太陽能電池裝置，其中該太陽能電池模組包括：一框架，具有該支撐部；以及一太陽能電池板，組裝在該框架上，該太陽能電池板具有一具旋轉自由度之固定端與一自由端，其中該固定端的水平高度大於或等於該自由端的水平高度，且該自由端 能在鉛直面上相對該固定端做角位移。
4. 如申請專利範圍第3項所述的太陽能電池裝置，其中該支撐結構還包括：一樞接件，電性連接該控制單元，且連接在該第一支架與該太陽能電池板的該固定端之間，並形成該支點，該控制單元驅動該樞接件以使該太陽能電池模組相對於該支撐結構轉動。
5. 如申請專利範圍第3項所述的太陽能電池裝置，其中該太陽能電池板的該自由端以該固定端為軸在一第一位置與一第二位置之間往復移動，當該自由端在第一位置時的該太陽能電池板相對於水平面的夾角，小於該自由端在該第二位置時該太陽能電池板相對於水平面的夾角。
6. 如申請專利範圍第5項所述的太陽能電池裝置，其中該自由端於該第二位置時的水平高度，小於該自由端於該第一位置時的水平高度。
7. 如申請專利範圍第3項所述的太陽能電池裝置，其中該太陽能電池板之該自由端相對於該固定端的可旋轉角度為0度至45度。
8. 如申請專利範圍第2項所述的太陽能電池裝置，其中該緩衝件包括一壓縮彈簧、一阻尼器或其組合。