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聚光反射型太陽能發電系統之設計與製作

為了解決logic pro跟logic pro 的問題，作者許政義 這樣論述：

在本研究中，主要使用光學模擬軟體TracePro，模擬HCRPV模組的單一模組和多組3x3 array具最高聚光效率之結構體，搭配太陽能電池(尺寸5.5 mm x 5.5 mm)，找出各項參數，包括反射鏡曲率、半徑、焦點、頂點距離。再將光學模擬軟體得到最佳結果的條件，使用SolidWork建立模型。依據光學模擬軟體得到最佳結果的條件，以衝壓模具製作聚光反射型太陽能發電模組並鍍上銀金屬膜，完成後將聚光反射型太陽能發電模組放置到追日系統上做實際測試模型。再依照單一模組的模型光學模擬所得之最佳條件設計，進階設計多組3x3 array光學模擬所得之最佳條件設計，依據多組3x3 array光學模擬軟體

得到最佳結果的條件，再以衝壓模具製作聚光反射型太陽能發電模組並鍍上銀金屬膜，並設計太陽能電池具備有感測太陽方位判斷及發電效果，設計把第2、4、6、8位置的太陽能電池，當做感測太陽方位(東，西，南，北)的判斷及發電效果，當4個同時感到光時，表示太陽能板已經對準到太陽光，以偵測最大功率法為判斷方式並搭配程式定時判斷是否須移動太陽能電池，程式會偵測太陽能板產生的功率是否最大值?如果不是，程式自動驅動馬達做微調，直到最大值，並可設定每次偵測之時間，例如程式及時或每次間隔1分鐘或 10分鐘等偵測太陽位置，如果太陽位置有變更，馬達將做微調到最大值，完成後將聚光反射型太陽能發電模組放置到追日系統上做實際測試

。從本研究的結果得知，聚光型太陽能發電模組之單一組模型A (直徑 300 mm反射鏡)和模型B (直徑 100 mm反射鏡)的比較下，雖然模型B反射鏡面積比模型A小9倍但產生的輸出功率只差4.5倍，表示模型B有較高的聚光效率，而且模型B的反射鏡為衝壓模具製作，而模型A 的反射鏡為CNC 加工而成，在製作上模型B比較容易和簡單。根據模型B的結構體來製作多組3x3 array具最高聚光效率之結構體，主要探討產生的聚光效率及輸出功率和同時具有感測太陽方位功能，所以設計多組模型C (直徑 100 mm反射鏡) ，目前使用功率為3W的太陽能電池，然而所設計之模組實際量測產出的功率約為0.52 W〜0.5

3 W，只達到太陽能電池的最大功率3W之17%。現有的設計聚焦區域只集中在圓型面積，而太陽能電池面積為正方型 (5.5 mm x 5.5 mm)，造成太陽能電池面積有約27.3%區域無法被光照射到，而損失發光效率，所以模型C的理論聚光效率為96.9% * 72.7% =70.4% 。為了解決上述的問題，在設計模組時增加使用『導光管』之設計，主要使入射太陽光可均勻的照射在III-V族太陽能電池上，增加太陽能電池的收光面積有效被全部利用，和提高聚光效率，所以設計模型D (直徑 100 mm反射鏡)搭配導光管的結構下，從實際量測結果可以得到模型D輸出功率為0.66 W〜0.67 W，表示模型D有較高

的聚光效率，比模型C的輸出功率多增加26%，但只達到太陽能電池的最大功率3W之22%，模型D還是無法產生更高的輸出功率。為了解決上述的問題，主要在設計模組時將增加使用『加大現有反射鏡面積』方式，主要能增加入射太陽光的能量和提高聚光效率，所以設計模型E (直徑 100 mm反射鏡)搭配導光管的結構下，從實際量測結果可以得到模型E輸出功率為2.68 W，可達到太陽能電池的最大功率3W之89.3%，主要模型E的反射鏡面積比模型B大4.5倍， 所以能提高聚光效率。根據模型E的結構體來製作多組3x3 array具最高聚光效率之結構體，主要探討產生的聚光效率及輸出功率和同時具有感測感測太陽方位功能，所以設

計多組模型F (直徑 100 mm反射鏡) 使用原材料(鋁合金)和模型G (直徑 100mm反射鏡) 使用新材料(壓克力)，目前使用功率為3W的太陽能電池，然而所設計之模型F實際量測產出的功率約為2.62 W〜2.74 W，約佔太陽能電池（3 W）功率的90％，而模型G實際量測產出的功率約為2.59 W~2.74 W，約佔太陽能電池（3 W）功率的89.2％，所以模型F是最佳結構的聚光型太陽能發電模組。