臺灣博碩士論文加值系統

本研究運用量測太陽能電池之輸出電壓發展出一套新的太陽定位偵測系統。此系統的定位偵測方式是利用傾斜放置的太陽能電池，量測太陽在不同位置時的輸出電壓，藉由觀察不同時間角和緯度角與輸出電壓關係，推導出其移動軌跡方程式，進而求得當下太陽的位置。利用此方法一共設計出：單一電池、雙電池、四方向電池等三種類型的偵測系統。這三種偵測系統，其發展是先由單一電池測試其可行性，再發展雙電池式觀察趨勢是否與理論相吻合，進而改良架構成為四方向電池式，並運用於戶外實際量測，分別比較東、西或南、北向的太陽能電池輸出電壓，分析時間角及緯度角上的差異性，且將數值收集成紀錄，作為設計系統方程式之參考資料。由實驗得知，四方向電池式偵測系統具有精確及實用的定位能力，再加以改良、精進，將會對太陽追蹤領域提供一種新的可靠偵測方式。

This paper presents a novel solar orientation measurement system based on solar cells. A methodology for calculating the solar orientation is developed in which the time and latitude angles of the sun are determined from the measured output voltages of inclined solar cells. Three types of measurement system are considered, namely a single cell type, a double cell type, and a quadrantal cell type. The relationship between the measured output voltages of the solar cells and the solar position is fully explored and documented for each measurement system. In the quadrantal measurement system, a variation in the time angle or latitude angle of the sun generates a corresponding change in the comparative output voltages of the East/West (E/W) or South/North (S/N) solar cells, respectively. By inclining the solar cells at an angle of 45 degrees, it is found that the comparative voltage ratio is sufficiently large that the time and latitude angles can be accurately predicted. The proposed measurement system provides a valuable contribution to the ongoing development of tracking systems in the solar energy technology field.

目錄

封面內頁
簽名頁
授權書　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　 iii
中文摘要　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　 iv
英文摘要　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　 　 v
誌謝　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　 vi
目錄　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　 　 vii
圖目錄　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　 x
表目錄　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　 xii
符號說明　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　 xiii

第一章　緒論
1.1 前言　　　　　　　　　　　　　　　 1
1.2 太陽能簡介　　　　　　　　　　　　 2
1.2.1 太陽能　　　 　　　　　　　 　 2
1.2.1 光電轉換　　 　　　　　　　 　 4
1.3 太陽輻射特性　　　　　　　　　　 5
1.4 研究動機與目的　　　　　　　　　　 8
1.5 研究方法 　　　　　　　　　　　　 9
1.5 文獻回顧 　　　　　　　　　　　　 10
第二章　太陽能電池
2.1 太陽能電池概述　　　　　　　　 13
2.2 太陽能電池原理　　　　　　　 15
2.3 太陽能電池的電流、電壓特性　　　 16
2.4 太陽能電池種類　　　　　　　 　 　　 18
2.4.1 單晶矽太陽能電池　　　　　 　　　 18
2.4.2 多晶矽太陽能電池　　　　　　　　　 19
2.4.3 非晶矽太陽能電池　　　　　　　　　 21
2.4.4 化合物半導體太陽能電池　　　　　　 21
2.4.5 無機太陽能電池　　　　 　 　　 22
2.4.6 有機太陽能電池　　　　 　 　　 23
2.4.7 濕式太陽能電池　　　　 　 　　 23
2.5 太陽能電池之應用　　　　 　 　　 24
第三章 太陽光向偵測器之設計
3.1 偵測器元件 　　　　　　　 　　　　 27
3.2 單一太陽能電池偵測器　　 　 　 　　 27
3.3 雙太陽能電池偵測器　　　　 28
3.4 太陽光向偵測器 30
3.5 介面軟體　　　　 31
3.5.1 LabVIEW軟體概述 31
3.5.2 軟體程式　 32
第四章 結果與討論
4.1 全日各輝度範圍資料　　　 34
4.1.1 東西向各輝度範圍資料 34
4.1.2 南北向各輝度範圍資料 35
4.2 軟、硬體整合應用結果　 36
4.3 討論　　　　　　　　　 38
第五章 結論
5.1 結論　　　　　　　　 40
5.2 未來展望　　　　　　 40
參考文獻　　　　　 70

圖目錄

圖1.1 地球上之能流圖 42
圖1.2 太陽構造圖 42
圖1.3 光電轉換圖 43
圖1.4LLp-n半導體結構圖 43
圖1.5 大氣質量示意圖 44
圖2.1 單晶組態、多晶組態、非晶組態原子排列結構圖 44
圖2.2 太陽能電池的電流、電壓特性圖 45
圖3.1 非晶矽太陽能電池圖 45
圖3.2 電壓傳輸線圖 46
圖3.3 三用電錶圖 46
圖3.4LLRS232訊號傳輸線圖 47
圖3.5 輝度計圖 47
圖3.6 太陽空間中之方位座標 48
圖3.7 太陽方位測定法圖 48
圖3.8 單太陽能電池偵測器架構圖 49
圖3.9 單一太陽能電池偵測結果圖 49
圖3.10 雙太陽能電池偵測器架構圖 50
圖3.11 雙太陽能電池偵測結果圖 50
圖3.12 太陽光向偵測器架構圖 51
圖3.13 太陽光向偵測器實體圖 51
圖3.14LLabVIEW 程式(1) 52
圖3.15LLabVIEW 程式(2) 53
圖3.16LLabVIEW 程式(3) 54
圖4.1 東西向輝度範圍小於10000LUX圖 55
圖4.2 東西向輝度範圍10000~20000LUX圖 55
圖4.3 東西向輝度範圍大於20000LUX圖 56
圖4.4 東西向總輝度圖 56
圖4.5 天體圖 57
圖4.6 南北向輝度範圍小於15000LUX 57
圖4.7 南北向輝度範圍15000~30000LUX 58
圖4.8 南北向輝度範圍30000~450000LUX 58
圖4.9 南北向輝度範圍大於45000LUX 59
圖4.10 南北向總輝度圖 59
圖4.11LLabVIEW程式應用(1)圖 60
圖4.12LLabVIEW程式應用(2)圖 61










表目錄

表2.1 太陽能電池主要分類 62
表4.1 東西向輝度範圍小於10000LUX表 63
表4.2 東西向輝度範圍10000~20000LUX表 64
表4.3 東西向輝度範圍大於20000LUX表 65
表4.4 南北向輝度範圍小於15000LUX 66
表4.5 南北向輝度範圍15000~30000LUX 67
表4.6 南北向輝度範圍30000~45000LUX 68
表4.7 南北向輝度範圍大於450000LUX 69

參考文獻

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