TWI706145B - 太陽能電池模組之檢測方法及其檢測裝置之結構 - Google Patents
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Abstract
本發明為一種太陽能電池模組的檢測方法及其檢測裝置之結構，將一順向偏壓給予一太陽能電池模組，驅使該太陽能電池模組產生一平行光束及一雜散光束，當該平行光束及該雜散光通過一太陽能電池檢測裝置時，該太陽能電池檢測裝置會阻隔該雜散光束，該平行光束形成一第一光點於一光感應元件上。
Description
本發明係關於一種檢測方法及其結構，特別是一種太陽能電池模組之檢測方法及其檢測裝置之結構。
聚光型太陽能模組是由聚光型太陽能電池(Concentrator Solar Cell)搭配菲涅爾透鏡(Fresnel Lens)的組合，其太陽能能量轉換效率可達31%~44%，以能量轉換率來比較的話，薄膜型太陽能(7%~12%)、晶圓型太陽能(18%~25%)、聚光型太陽能(31%~40.7%)三者中，以聚光型太陽能模組擁有較佳的能量轉換效率。
聚光型太陽能電池雖然轉換效率高，但是由於需要的向陽時間長，過去用於太空產業，現在搭配太陽光追蹤器可用於發電產業，比較不適合用於一般家庭，聚光型太陽能電池主要材料是[砷化鎵](GaAs)，也就是三五族(III-V)材料，一般矽晶材料只能夠吸收太陽光譜中400~1,100nm波長之能量，而聚光型不同於矽晶圓太陽能技術，透過多接面化合物半導體可吸收較寬廣之太陽光譜能量。
目前已發展出三接面InGaP/GaAs/Ge的聚光型太陽電池可大幅提高轉換效率，三接面聚光型太陽電池可吸收300~1900nm波長之能量相對其轉換效率可大幅提升，而且聚光型太陽能電池的耐熱性比一般矽晶圓型太陽能電池又來的高。
而聚光型太陽能電池可通過使用透鏡將光聚集到狹小的面積上來提高發電效率。聚光型太陽電池假如使用聚光倍率為1000倍的透鏡時，單位模組的太陽能電池單元的成本可降至結晶矽類電池單元的1/10左右，而所需的模組面積僅約矽晶圓的1/2，另外聚光型太陽能電池必須要在位於透鏡焦點附近時才能發揮功能，因此為使模組總是朝向太陽的方位，必須搭配使用太陽追蹤系統，此設計雖然可以提高轉換效率，但存在著重量以及體積問題，因此不適合用於一般住宅。
在一座大型的太陽能電站中，包含數十萬的太陽能電池片，因本身特性差異或者在製程上的良率影響，使其在戶外運作下產生效能上的異常衰退，導致發電站整體發電的效益不佳，因此需要透過檢測來進行聚光型太陽能電池是否異常之判斷，且由於聚光型太陽能電池體積龐大，因此在太陽能電池檢測上存在著一定的不便性，傳統檢測方式採用熱影像儀快速將全系統異常發熱的模組篩選出來，再分別對每個太陽能電池模組進行檢測功率輸出，此種方式十分費時。
此外，有另一種以電致發光的方法取代戶外非破壞性的串列模組檢測，此種方法先透過熱影像儀快速將全系統異常發熱的模組篩選出來後，在輸出固定功率使串列模組產生電致發光的影像，達到鑑別模組缺陷的目的。
但是，上述方法僅可透過人眼來進行觀測後加以判斷該模組是否過熱導致其異常，該些個方法所帶來的檢測結果僅可用於參考而無法具體的參數化，使檢測者可快速的進行判斷。
因此，本發明提供一種太陽能電池模組檢測之裝置，可快速評估並檢測聚光型太陽能模組是否需要維修，透過本發明的太陽能檢測裝置，可以將檢測過程中產生的副光源濾除，避免偵測結果被混淆，使偵測結果可取得單一太陽能電池之光點。
依據上述內容可以知道，本發明為提供一種太陽能電池模組的檢測方法及其檢測裝置之結構，將太陽能電池電致發光之光束所產生的多餘光源，利用檢測裝置將多餘光源阻隔，使檢測結果不會因為多餘光源造成誤判。
本發明之一目的，在於提供一種太陽能電池模組的檢測方法，偵測太陽能電池電致發光之光束，檢測太陽能電池是否產生缺陷或效能衰退。
針對上述之目的，本發明提供一種太陽能電池模組之檢測方法，提供一順向偏壓給予一太陽能電池模組，驅使該太陽能電池模組產生一平行光束及一雜散光束；透過該太陽能電池檢測裝置阻隔該雜散光束；以及該平行光束通過一第一透鏡形成一第一光點於該光感應元件上。
本發明提供一實施例，其中該太陽能電池模組包含一太陽能電池及一第二透鏡，該第二透鏡設置於該太陽能電池之一側，其中，該第二透鏡與該太陽能電池之間具有一空間，且該太陽能電池設置於該第二透鏡之焦點。
本發明提供一實施例，其中光感應元件係選自於光敏電阻或光功率計。
本發明提供一實施例，其中該第一透鏡係為凸透鏡、平凸透鏡或菲涅爾透鏡。
本發明提供一實施例，其中該第二透鏡係為凸透鏡、平凸透鏡或菲涅爾透鏡。
本發明之另一目的，在於提供一種太陽能電池模組檢測裝置之結構，當太陽能電池產生光束時，利用本發明之檢測裝置阻隔光束中之雜光，使檢測結果不因雜光形成誤判。
針對上述之目的，本發明提供一種太陽能電池模組檢測裝置之結構，其結構包含一第一殼體，其包含一第一開口以及一第二開口，該第一開口設於該第一殼體之一側，該第二開口設於該第一殼體之另一側，以及一第一透鏡，係設置於該第二開口，一光感應元件，其係設置於該第一透鏡之一側，且該第一透鏡及該光感應元件間具有一空間。
本發明提供一實施例，其中該光感應元件係設置於該第一透鏡之一側，且該第一透鏡及該光感應元件間具有一空間。
本發明提供一實施例，其中該光感應元件係使用光敏電阻或光功率計。
本發明提供一實施例，其中該第一透鏡係為凸透鏡、平凸透鏡或菲涅爾透鏡。
本發明之一目的，在於提供一種太陽能電池模組的檢測方法，阻隔雜散光束影響，使檢測太陽能電池缺陷或效能衰退之作用不受影響。
針對上述之目的，本發明提供一種太陽能電池模組之檢測方法，其步驟包含：提供一順向偏壓給予一太陽能電池模組，驅使該太陽能電池模組產生一平行光束及一雜散光束；該平行光束及該雜散光束通過一第一透鏡後；以及透過該太陽能電池檢測裝置阻隔該雜散光束，並使該平行光束形成一第一光點於該光感應元件上。
本發明提供一實施例，其中該太陽能電池模組包含一太陽能電池及一第二透鏡，該第二透鏡設置於該太陽能電池之一側，其中，該第二透鏡與該太陽能電池之間具有一空間，且該太陽能電池設置於該第二透鏡之焦點。
本發明提供一實施例，其中光感應元件係選自於光敏電阻或光功率計。
本發明提供一實施例，其中該第一透鏡係為凸透鏡、平凸透鏡或菲涅爾透鏡。
本發明提供一實施例，其中該第二透鏡係為凸透鏡、平凸透鏡或菲涅爾透鏡。
本發明之又一目的，在於提供一種太陽能電池模組檢測裝置之結構，當太陽能電池產生光束並穿透透鏡時，利用本發明之檢測裝置阻隔穿透透鏡後所產生之雜光，使檢測結果不因雜光形成誤判。
針對上述之目的，本發明提供一種太陽能電池模組檢測裝置之結構，其結構包含：一第二殼體，其包含一第三開口以及一第四開口，該第三開口設於該第二殼體之一側，該第四開口設於該第二殼體之另一側；一第一透鏡，係設置於該第三開口；以及一光感應元件，其係設置於該第四開口。
本發明提供一實施例，其中該光感應元件係使用光敏電阻或光功率計。
本發明提供一實施例，其中該第一透鏡係為凸透鏡、平凸透鏡或菲涅爾透鏡。
10:順向偏壓
20:太陽能電池模組
22:太陽能電池
24:第二透鏡
26:容置空間
30:第一殼體
32:第一開口
34:第二開口
40:第一透鏡
50:第二殼體
52:第三開口
54:第四開口
60:光感應元件
72:平行光束
74:雜散光束
76:第一光點
78:第二光點
80:太陽能電池檢測裝置
S10:步驟
S20:步驟
S30:步驟
S40:步驟
S50:步驟
S60:步驟
第1A圖：其為本發明之一第一實施例之檢測方法步驟流程示意圖；第1B圖：其為本發明之一第一實施例之太陽能檢測裝置使用示意圖；第2A圖：其為本發明之一第二實施例之檢測方法步驟流程示意圖；第2B圖：其為本發明之一第二實施例之太陽能檢測裝置使用示意圖；第3A圖：其為本發明之一實施例之光點重影示意圖；第3B圖：其為本發明之一實施例之單一光點示意圖；第3C圖：其為本發明之一第一實施例之太陽能檢測裝置之光點示意圖；第3D圖：其為本發明之一第一實施例之太陽能檢測裝置之單一光點示意圖；第4A圖：其為本發明之一第一實施例之太陽能檢測裝置結構圖；以及第4B圖：其為本發明之一第二實施例之太陽能檢測裝置結構圖。
為使 貴審查委員對本發明之特徵及所達成之功效有更進一步之瞭解與認識，謹佐以較佳之實施例及配合詳細之說明，說明如後：
習知太陽能檢測的方式，僅可透過人眼來進行觀測後加以判斷該模組是否過熱導致其異常，該些個方法所帶來的檢測結果僅可用於參考而無法具體的參數化，使檢測者可快速的進行判斷。
本發明改善傳統的檢測方式，可以提供一種快速評估並檢測聚光型太陽能模組是否需要維修的方法，透過本發明的太陽能檢測裝置，可以將檢測過程中產生的副光源濾除，避免偵測結果被混淆，使偵測結果可取得單一太陽能電池之光點。
在下文中，將藉由圖式來說明本發明之各種實施例來詳細描述本發明。然而本發明之概念可能以許多不同型式來體現，且不應解釋為限於本文中所闡述之例式性實施例。
首先，請參閱第1A圖，其為本發明之一第一實施例之檢測方法步驟流程示意圖。
步驟S10：提供順向偏壓給予太陽能電池模組，驅使太陽能電池模組產生平行光束及雜散光束；步驟S20：透過太陽能電池檢測裝置阻隔雜散光束；以及步驟S30：平行光束通過第一透鏡形成第一光點於光感應元件上。
首先，上述步驟係為本發明之太陽能電池之檢測方法，請一併參考第1B圖，其為本發明之一第一實施例之太陽能檢測裝置使用示意圖，如圖所示，於步驟S10中，本發明之方法提供一順向偏壓10於一太陽能電池模組20，使該太陽能電池模組20產生一種電致發光的現象，該太陽能電池模組20產生一平行光束72及一雜散光束74，其中，該太陽能電池模組20包含一太陽能電
池22及一第二透鏡24，該第二透鏡24設置於該太陽能電池22之一側，其中，該第二透鏡24與該太陽能電池22具有一容置空間26。
接著，於步驟S20中，通過一太陽能電池檢測裝置阻隔該雜散光束74；最後，於步驟S30中，當該平行光束72通過一第一透鏡40，使該平行光束72在一光感應元件60上形成一第一光點76，其中，該光感應元件60設置於該第一透鏡40之焦點上。
其中，上述步驟中該第一透鏡40或該太陽能電池模組20中所使用的該第二透鏡24，其係使用凸透鏡、平凸透鏡或菲涅爾透鏡之其中之一或其上述任意選擇之一，更進一步，該光感應元件60係使用於光敏電阻或光功率計之其中之一或其上述任意選擇之一。
本發明之太陽能檢測方法，係透過光敏電阻或光功率計可直接將光點換算為實際的功率參數，以提供使用者後續快速判斷該太陽能電池模組20之健康程度。
在此舉一實際範例來說明本發明之第一實施例之檢測方法，當需要進行一次檢測9個該太陽能電池模組20(以3X3方式排列)時，使用者可使用檢測裝置進行檢測，先使用普通檢測方法開啟該太陽能電池模組20，使該光感應元件60上可偵測到9個太陽能電池所產生的光點，如第3A圖所示，其為本發明之一實施例之光點重影示意圖，如圖所示，所偵測到該第一光點76的中心光點功率為9.24mW，且所有成像的該第一光點76旁皆出現重影，也就是該些個第二光點78，因此也會檢測到該些個第二光點78之光點功率。
接著，請參考第3B圖，其為本發明之一實施例之單一光點示意圖，如圖所示若使用者僅開啟單一的該太陽能電池模組20，此時於該光感應元
件60上出現該第一光點76，且該第一光點76無重影，但在該第一光點76之上方、下方、左方以及右方之其他該太陽能電池模組20成像之位置形成該些個第二光點78，此時該第一光點76之中心光點功率為8.06mW，透過上述兩個中心光點功率相減後之參數，再與單一光點之中心光點功率值8.06mW相除後，可得出該雜散光束74所產生的比例為14.6%，由上述結果可以瞭解雜散光所形成之該些個第二光點78會影響到對該太陽能電池模組健康度之判斷。
因此，使用本發明之太陽能電池模組檢測裝置，將該太陽能電池檢測裝置80於該太陽能電池模組20與該第一透鏡40之間，所檢測之結果狀態請參考第3C圖，其為本發明之一第一實施例之太陽能檢測裝置之光點示意圖，如圖所示，當開啟所有的該太陽能電池模組20後，由圖中可看到在該第一光點76的周圍，並沒有出現像上述的該些個第二光點78於該光感應元件60上，檢測到該第一光點76之中心點光點功率為6.85mW。
接著請參考第3D圖，其為本發明之一第一實施例之太陽能檢測裝置之單一光點示意圖，如圖所示，若僅開啟中央之該太陽能電池模組20，此時測得該第一光點76之中心點光點功率為6.77mW，更進一步，利用上述兩個該第一光點76之中心光點功率相減後之參數，再與單一該第一光點76功率值8.06mW相除後，可得出該雜散光束74所產生的比例為1.2%，與上述未使用本發明之檢測裝置時相比較，該雜散光束74於該第一光點內所占之比例減少，可有效判斷該太陽能電池模組20之效能是否有衰退。
接著，請參閱第2A圖，其為本發明之一第二實施例之檢測方法步驟流程示意圖。
步驟S40：提供順向偏壓給予太陽能電池模組，驅使太陽能電池模組產生光束；步驟S50：平行光束及雜散光束通過第一透鏡後；以及步驟S60：透過太陽能電池檢測裝置阻隔雜散光束，並使平行光束形成第一光點於光感應元件上。
首先，上述步驟係為本發明之太陽能電池之檢測方法，請參考第2B圖，其為本發明之一第二實施例之太陽能檢測裝置使用示意圖，如圖所示，於步驟S40中，本發明之方法提供一順向偏壓10於一太陽能電池模組20，使該太陽能電池模組20產生一種電致發光的現象，該太陽能電池模組20產生一平行光束72及一雜散光束74，其中，該太陽能電池模組20包含一太陽能電池22及一第二透鏡24，該第二透鏡24設置於該太陽能電池22之一側，其中，該第二透鏡24與該太陽能電池22具有一容置空間26。
接著，於步驟S50中，該平行光束72及該雜散光束74通過一第一透鏡40後，最後，於步驟S60中，透過一太陽能電池檢測裝置80阻隔該雜散光束74，並使該平行光束72形成一第一光點76於一光感應元件60上，其中，該光感應元件60設置於該第一透鏡40之焦點上。
其中，上述步驟中該第一透鏡40或該太陽能電池模組20中所使用的該第二透鏡24，其係使用凸透鏡、平凸透鏡或菲涅爾透鏡之其中之一或其上述任意選擇之一，更進一步，該光感應元件60係使用於光敏電阻或光功率計之其中之一或其上述任意選擇之一。
本發明之太陽能電池模組檢測方法，係透過光敏電阻或光功率計可直接將光點換算為實際的功率參數，以提供使用者後續快速判斷該太陽能
電池模組20之健康程度，而本發明之第二實施例之檢測方法之實施方式係與上述之第一實施例相同，因此在此不再進行贅述。
另外，如上述實施例所述之本發明之太陽能電池模組檢測裝置，為了阻隔該雜散光束74，本發明係使用一種檢測裝置，請參考第4A圖，其為本發明之一第一實施例之太陽能檢測裝置結構示意圖，如圖所示，本發明之結構係包含一第一殼體30、一第一透鏡40及一光感應元件60。
本發明之檢測裝置包含該第一殼體30，其包含一第一開口32以及一第二開口34，該第一開口32設於該第一殼體30之一側，該第二開口34設於該第一殼體30之另一側，在該第二開口34設置該第一透鏡40，該光感應元件60係設置於該第一透鏡40之一側，且該第一透鏡40及該光感應元件60間具有一空間36。
其中，本發明之該太陽能電池檢測裝置80係設置於一太陽能電池模組20前。
更進一步，在此舉一實際例說明本發明之檢測裝置之使用方法，請一並參考第2A圖，其為本發明之一第一實施例之太陽能檢測裝置使用示意圖，如圖所示，當該太陽能電池模組20產生一平行光束72及一雜散光束74，該第一殼體30阻隔該雜散光束74，使該平行光束72通過該第一透鏡40，並於該光感應元件60上形成一第一光點76。
其中，上述之該第一透鏡40其係使用凸透鏡、平凸透鏡或菲涅爾透鏡之其中之一或其上述任意選擇之一，更進一步，該光感應元件60係使用於光敏電阻或光功率計之其中之一或其上述任意選擇之一，透過光敏電阻或光功率計可直接將光點換算為實際的功率參數。
透過本發明之第一實施例之檢測裝置，可有效的使該太陽能模組20產生之該雜散光束74隔絕，使該光感應元件上所偵測到的光點功率之正確度提升，亦可避免該雜散光束74會影響偵測結果。
另外，請參考第4B圖，其為本發明之一第二實施例之太陽能檢測裝置結構示意圖，如圖所示，本發明之結構係包含一第二殼體50、一第一透鏡40以及一光感應元件60。
本發明之檢測裝置包含該第二殼體50，其包含一第三開口52以及一第四開口54，該第三開口52設於該第二殼體50之一側，該第四開口54設於該第二殼體50之另一側，該第一透鏡40，係設置於該第三開口52；以及一光感應元件60，其係設置於該第四開口54，其中，請一並參考第2B圖，其為本發明之一實施例之太陽能檢測裝置使用示意圖，如圖所示，當一太陽能電池模組20產生一平行光束72及一雜散光束74，一平行光束72及一雜散光束74通過該第一透鏡40後，透過該第二殼體50阻隔該雜散光束74，且使該平行光束72於該光感應元件60上形成一第一光點76。
其中，上述之該第一透鏡40其係使用凸透鏡、平凸透鏡或菲涅爾透鏡之其中之一或其上述任意選擇之一，更進一步，該光感應元件60係使用於光敏電阻或光功率計之其中之一或其上述任意選擇之一，透過光敏電阻或光功率計可直接將光點換算為實際的功率參數。
透過本發明之第二實施例之檢測裝置，可有效的使該太陽能電池模組20產生之該雜散光束74被該第二殼體50所阻隔，使該光感應元件上所偵測到的該第一光點76的功率之正確度提升。
以上所述之實施例，本發明之方法改善傳統的檢測方式，可以提供一種快速評估並檢測聚光型太陽能模組是否需要維修的方法，可以將檢測過程中產生的副光源濾除，避免偵測結果被混淆，使偵測結果可取得單一太陽能電池之光點參數值，可快速判斷太陽能電池的健康度。
故本發明實為一具有新穎性、進步性及可供產業上利用者，應符合我國專利法專利申請要件無疑，爰依法提出發明專利申請，祈 鈞局早日賜准專利，至感為禱。
惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍，舉凡依本發明申請專利範圍所述之形狀、構造、特徵及精神所為之均等變化與修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。
S10:步驟
S20:步驟
S30:步驟
Claims (16)
- 一種太陽能電池模組之檢測方法，其步驟包含：提供一順向偏壓給予一太陽能電池模組，驅使該太陽能電池模組產生一平行光束及一雜散光束；透過一太陽能電池檢測裝置阻隔該雜散光束；以及該平行光束通過一第一透鏡形成一第一光點於一光感應元件上。
- 如請求項1所述之太陽能電池模組之檢測方法，其中該太陽能電池模組包含一太陽能電池及一第二透鏡，該第二透鏡設置於該太陽能電池之一側，其中，該第二透鏡與該太陽能電池之間具有一容置空間，且該太陽能電池設置於該第二透鏡之焦點。
- 如請求項1所述之太陽能電池模組之檢測方法，其中該光感應元件係選自於光敏電阻或光功率計。
- 如請求項1所述之太陽能電池模組之檢測方法，其中該第一透鏡係為凸透鏡、平凸透鏡或菲涅爾透鏡。
- 如請求項2所述之太陽能電池模組之檢測方法，其中該第二透鏡係為凸透鏡、平凸透鏡或菲涅爾透鏡。
- 一種太陽能電池模組檢測裝置之結構，其結構包含：一第一殼體，其包含一第一開口以及一第二開口，該第一開口設於該第一殼體之一側，該第二開口設於該第一殼體之另一側；以及一第一透鏡，係設置於該第二開口； 一光感應元件，其係設置於該第一透鏡之一側，且該第一透鏡及該光感應元件間具有一空間；其中，該第一殼體可濾除太陽能電池之雜散光束保留平行光，使該光感應元件檢測太陽能電池之平行光。
- 如請求項6所述之太陽能電池模組檢測裝置之結構，其中該光感應元件係使用光敏電阻或光功率計。
- 如請求項6所述之太陽能電池模組檢測裝置之結構，其中該第一透鏡係為凸透鏡、平凸透鏡或菲涅爾透鏡。
- 一種太陽能電池模組之檢測方法，其步驟包含：提供一順向偏壓給予一太陽能電池模組，驅使該太陽能電池模組產生一平行光束及一雜散光束；該平行光束及該雜散光束通過一第一透鏡後；以及透過一太陽能電池檢測裝置阻隔該雜散光束，並使該平行光束形成一第一光點於一光感應元件上。
- 如請求項9所述之太陽能電池模組之檢測方法，其中該太陽能電池模組包含一太陽能電池及一第二透鏡，該第二透鏡設置於該太陽能電池之一側，其中，該第二透鏡與該太陽能電池具有之間一容置空間，且該太陽能電池設置於該第二透鏡之焦點。
- 如請求項9所述之太陽能電池模組之檢測方法，其中該光感應元件係選自於光敏電阻或光功率計。
- 如請求項9所述之太陽能電池模組之檢測方法，其中該第一透鏡係為凸透鏡、平凸透鏡或菲涅爾透鏡。
- 如請求項10所述之太陽能電池模組之檢測方法，其中該第二透鏡係為凸透鏡、平凸透鏡或菲涅爾透鏡。
- 一種太陽能電池模組檢測裝置之結構，其結構包含：一第二殼體，其包含一第三開口以及一第四開口，該第三開口設於該第二殼體之一側，該第四開口設於該第二殼體之另一側；一第一透鏡，係設置於該第三開口；以及一光感應元件，其係設置於該第四開口；其中，該第二殼體可濾除太陽能電池之雜散光束保留平行光，使該光感應元件檢測太陽能電池之平行光。
- 如請求項14所述之太陽能電池模組檢測裝置之結構，其中該光感應元件係使用光敏電阻或光功率計。
- 如請求項14所述之太陽能電池模組檢測裝置之結構，其中該第一透鏡係為凸透鏡、平凸透鏡或菲涅爾透鏡。
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2019
- 2019-10-04 TW TW108136053A patent/TWI706145B/zh active
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| TW202115417A (zh) | 2021-04-16 |
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