臺灣博碩士論文加值系統

太陽能發電站為了得到合理的電壓與電流輸出，必須將數個太陽能板進行串並聯的組合，然而，這樣的作法必須保證每個太陽能板的效率都能夠維持在一定的水準之上，否則，即使單一個太陽能板的效率變差或是壽命將近，都會拖垮整個太陽能發電站的效能。所以，即時監測每個太陽能板的發電效能就顯得相當重要。
因此，本論文提出一種植入無線感測網路節點於太陽能板的技術，每個感測節點中都內含發電電壓、輸出電流、太陽能板溫度以及日照強度的感測電路，藉以監測每個太陽能板發電效能。在建構的無線感測網路中，透過協調器與各個感測節點聯結，將擷取到的相關資訊回傳到監控中心的監控主機。監控主機執行以圖控式軟體LabVIEW 所設計出的人機介面程式，將各個太陽能板發電效能之資料一直不斷的顯示與記錄，並且建構一資料庫可供隨時查詢資料，藉以提供完整資料供作太陽能板發電效能改善或更換之依據。

In this thesis, we proposed a technology of a smart solar panel (or photovoltaic, PV) monitoring system combined with a ZigBee wireless sensor network. In this proposed system, generated voltage and generated current and panel temperature and sunshine intensity sensing circuits were included in each sensor node, which is used to monitor the effect parameters of each solar panel.
In this ZigBee wireless sensor network, the solar panel effect parameters were measured and were collected by the coordinator, and each sensor nodes were communicated each other through coordinator. The LabVIEW man-machine interface was designed to store data that were related to the effect parameters of solar panel in the monitoring nodes. A database was also designed in this system to offer the basis information about the solar panel quality and to provide reference information of improvement or replacement for the solar panel at any time.

中文摘要 -------------------------------------------------------------------- i
英文摘要 -------------------------------------------------------------------- ii
誌謝 -------------------------------------------------------------------- iii
目錄 -------------------------------------------------------------------- iv
表目錄 -------------------------------------------------------------------- vi
圖目錄 -------------------------------------------------------------------- vii
符號說明 -------------------------------------------------------------------- xii
第一章、 緒論-------------------------------------------------------------- 1
1.1 前言-------------------------------------------------------------- 1
1.2 研究背景與動機----------------------------------------------- 3
1.3 研究方法與目的----------------------------------------------- 4
1.4 論文架構與重點概述----------------------------------------- 5
第二章、 文獻回顧-------------------------------------------------------- 7
2.1 光電效應-------------------------------------------------------- 7
2.2 太陽能電池構造與發電原理-------------------------------- 9
2.3 太陽能電池之材料種類及效率----------------------------- 17
2.4 ZigBee無線網路簡介----------------------------------------- 19
2.4.1 ZigBee無線網路特性----------------------------------------- 19
2.4.2 ZigBee無線網路裝置類型與角色-------------------------- 21
2.4.3 ZigBee無線網路拓樸----------------------------------------- 23
2.4.4 ZigBee通訊協定架構----------------------------------------- 26
2.4.4.1 PHY Layer ------------------------------------------------------ 27
2.4.4.2 MAC Layer ----------------------------------------------------- 29
2.4.5 ZigBee資料傳輸模式----------------------------------------- 30
2.4.6 CSMA/CA機制------------------------------------------------ 33
2.4.7 Superframe架構------------------------------------------------ 34
第三章、 感測電路及監測系統設計與改善-------------------------- 37
3.1 第一階段感測電路測試-------------------------------------- 40
3.2 第二階段感測電路測試-------------------------------------- 42
3.3 第三階段感測電路測試-------------------------------------- 44
3.4 第四階段感測電路測試-------------------------------------- 53
第四章、 研究數據-------------------------------------------------------- 59
第五章、 結論-------------------------------------------------------------- 62
參考文獻 -------------------------------------------------------------------- 63

[1]維基百科(Wikipedia)，http://www.wikipedia.org/。
[2]太陽光電資訊網，http://solarpv.itri.org.tw/。
[3]《科普手冊》，國家數字文化網，http://www.ndcnc.gov.cn/datalib/2004/Science/DL/DL-177512/。
[4]《Solar cell efficiency tables(version 37)》, Progress in Photovoltaics: Research and Applications, Volume 19, Issue 1, pages 84–92, January 2011, http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/pip.1088/full.
[5]M.A. Green, Third Generation Photovoltaics, ISBN 978-3-540-26562-7(Print) ISBN 978-3-540-26563-4 (Online).
[6]Michael Grätzel, "A low-cost, high-efficiency solar cell based on dye-sensitized colloidal TiO2 films", Brian O''Regan, 24 October 1991, Nature 353(24):737 - 740. DOI:10.1038/353737a0.
[7]Marti A and Araujo GL, “Limiting efficiencies for photovoltaics solar conversion in multigap systems”, Solar Energy Materials and Solar Cells, 1996.
[8]Allegro MicroSystems Inc. , http://www.allegromicro.com/。
[9]Yahoo!奇摩知識+網，http://tw.knowledge.yahoo.com/。
[10]潘博緯，太陽能最大功率追踨器之成本分析，碩士論文，國立高雄應用科技大學/電機工程系，民國97年7月。
[11]K. H. Hussein and I. Mota, “Maximum photovoltaic power tracking: An algorithm for rapidly changing atmospheric conditions”, IEEE Proc. Generation Transm. Distrib., 1995, pp. 59–64.
[12]吳財福、陳裕愷、張健軒，太陽光電能供電與照明系統，全華出版社，民國96年2月，第二版。
[13]謝大德，整合建築之太陽能光伏系統效益分析，碩士論文，國立成功大學/電機工程學系，民國94年6月。
[14]楊文正，“結晶矽太陽能電池之介紹”，電子技術，No.29，1988.，pp.74-80。
[15]曾振展，太陽追蹤監控系統程式模擬設計，碩士論文，遠東科技大學/機械工程系，民國100年7月。
[16]蘇博尹，ZigBee 在環境監控的應用與ZigBee模組的開發研究，碩士論文，華梵大學/電子工程學系，民國99年7月。
[17]楊俊弘，ZigBee 自動發射功率控制之模擬及實現，碩士論文，大同大學/通訊工程研究所，民國98年7月。
[18]洪偉珉，基於 ZigBee 樹狀無線感測網路之多層次與定位導向配址機制，碩士論文，國立海洋大學/資訊工程學系，民國100年7月。
[19]Derrick P. Lattibeaudiere , “Microchip ZigBee-2006 Residential Stack Protocol”, 2008.
[20]曾煜棋、潘孟鉉、林致宇，無線區域及個人網路-隨意及感測器網路之技術與應用，中華民國九十五年十二月出版。