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傾斜度對於太陽能光電板 效率之量測與分析

傾斜度對於太陽能光電板 效率之量測與分析. 班級 : 夜四技自控乙班 學號 : 99912132 姓名 : 姜雅禎 老師 : 劉雲輝. 摘要. 太陽 光電池是一個 PN 介面二極體，經由發生產生電子 - 電 洞對，將光能轉換成電能，並將太陽能電池所產生 一 獨 立電流以供給負載而作功，本實驗在不同輻射量 照射 下來 作出傾斜角度不同之數據。實驗中利用輻射量測 計 量 取輻射值，當改變太陽能光電板之傾角，藉由 I-V 曲線 量 測計測得電壓、電流之大小，繪製成 I-V 曲線圖，再 與

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傾斜度對於太陽能光電板 效率之量測與分析

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  1. 傾斜度對於太陽能光電板效率之量測與分析 班級: 夜四技自控乙班 學號:99912132 姓名: 姜雅禎 老師: 劉雲輝

  2. 摘要 太陽光電池是一個PN介面二極體，經由發生產生電子- 電洞對，將光能轉換成電能，並將太陽能電池所產生一 獨立電流以供給負載而作功，本實驗在不同輻射量照射 下來作出傾斜角度不同之數據。實驗中利用輻射量測計 量取輻射值，當改變太陽能光電板之傾角，藉由I-V曲線 量測計測得電壓、電流之大小，繪製成I-V曲線圖，再與 輻射量作分析比較；並使用熱顯像儀拍攝太陽能板的表 面溫度，來比較不同傾斜角溫度變化。 1

  3. 實驗儀器設備圖 2

  4. 實驗設備介紹 1.鹵素燈與調光盤：鹵素燈為模擬太陽光照射，由光譜分析儀(OES)，分析鹵素燈的能量分布圖之照射強度與太陽能分布圖很相近，如下圖所示，能作為模擬太陽能光。 實驗中採300 W/ m2以上的鹵素燈模擬太陽光，並以調光盤控制輻射量，來設定實驗的輻射值。 3 鹵素燈能量分佈圖

  5. 2.I-V 曲線量測計：量測太陽能電池開路電壓、短路電流、太陽能電池在不同負載下的電壓及電流值、太陽能電池對蓄電池充電與放電試驗，電壓誤差為0.1V，電流誤差為0.01A。 3. 可調式升降機構:改變太陽能光電板傾斜角度。 4

  6. 4. 輻射計:量測模擬太陽光的輻射量，擷取實驗的輻射值，誤差為1W/m2。 5. 紅外線熱顯像儀：將物體的熱像以高清晰度、高靈敏度的影像方式展現溫度分布，以備電腦之分析，可滿足個對物體表面溫度的分析以及非接觸測溫等需求；誤差為1% full scale。 6. 紅外熱顯像分析軟體：將熱顯像儀拍攝的影像檔案，放到電腦裡，再讓分析軟體進行個種不同條件的分析。 5

  7. 實驗實體圖照片 6

  8. 實驗方法之步驟 設定固定環溫 :太陽電池溫度過高時，會造成輸出電壓與最大輸出功 率降低，為了測量穩定，實驗溫度取25℃為參考溫度 設定傾斜角 :取各不同傾斜角作為量取比較 設定輻射量 :太陽能光電板上水平面與傾斜角關係圖如下，作為照射平面。 7

  9. 太陽能電池之開路電壓 :將太陽能電池正負兩端，接到太陽能輸入 端電壓端，即可量測太陽能電池之開路電壓。 太陽能電池之短路電流 :將太陽能電池正負兩端，接到太陽 能輸入電壓端，再將太陽能輸出電壓端正負相接，即可測量太陽 能電池之短路電流。 I-V曲線 :將太陽能輸出電壓端與可變電阻連接，然後旋轉可變負載旋鈕，可得在不同負載下電壓及電流數值，將數值透過Excel 運算，即可得出曲線，此線為下圖I-V曲線 8

  10. 結果與討論 - 輻射量與不同傾斜角之比較(a)圖 相同輻射量 300 W/m2在10°、15°、20°、25°傾斜角度之I-V 曲線 傾斜角度越高，短路電流越低，每傾斜度向上升5° ，短路電流下降約0.04~0.05A。 9

  11. 輻射量與不同傾斜角之比較(b)圖 相同輻射量400 W/m2在10°、15°、20°、25°傾斜角度之I-V曲線 短路電流下降約0.03~0.08A。 10

  12. 輻射量與不同傾斜角之比較(c)圖 相同輻射量 500 W/m2在10°、15°、20°、25°傾斜角度之I-V 曲線 11 短路電流下降約0.02~0.06A。

  13. 太陽能光電板之表面溫度變化分析 熱顯像儀拍攝各傾斜角的影像，由分析軟體比較各固定輻射量傾斜角溫度10 ° c，如圖(a)~(c)為輻射量300 W/m2、400 W/m2、500 W/m2紅外熱像圖 1 2 1 2 5 5 (b) 3 (a) 4 3 4 1 2 5 3 4 (c) 12

  14. 紅外熱顯像分析軟體把熱像圖上溫度擷取出來作為比較，在各個圖面上標示5 個溫度點，由軟體分析可得每個的點溫度如下(a)~(c) 所示 輻射量300 W/m2全部傾角度的溫度變化 輻射量400 W/m2全部傾角度的溫度變化 輻射量500 W/m2全部傾角度的溫度變化 ●比較趨勢圖可以發現， 傾斜的角度越高， 溫度有往下降的趨勢。 13

  15. 太陽能光電板之效率分析 太陽能光電板效率與不同輻射量的比較 輻射量上升，太陽能光電板效率會成正比成長，表示輻射量與效率成正比上升，太陽能光電板效率在不同傾斜角影響，也會跟輻射量上升間距會有較小間隔。 14

  16. 太陽能板效率與不同傾斜角的比較 傾斜角越大，太陽能光電板效率隨著往下減少，減少的幅度越變越大，不同輻射量下的太陽能光電板效率間距，也會隨著傾斜角度的變大，間隔也越大。 15

  17. 結論 同樣輻射量下，太陽能板的傾斜角度越大，所產生的短路電流會有下降的趨勢；而在不同的輻射量下，短路電流隨著輻射量上升而有增加現象；且太陽能光電板效率會隨著傾斜角上升而下降；輻射量越大，太陽能光電板效率也會上升。 太陽能光電板的表面溫度變化中，分析使用熱顯像儀所拍的影像顯示，當改變傾斜角時，傾斜角越高，溫度會有下降的趨勢。 在模擬太陽能光的照射下，在高傾斜角時效率受輻射量之影響較大；反之在高輻射量下效率受傾斜角之影響較小。 16

  18. 參考文獻 電子工程專輯，「替代能源發燒、太陽能、風力、生質能最具潛力」 http://www.eettaiwan.com/ART_8800473519_675763_NT_1098fa04.HTM 2. 熊谷秀，「能源再生」，科學發展，2004.11，383 期，P36-41。 3. 經濟部能源局「97-106 年長期負載預測與電源開發規劃摘要報告」。 4. 莊嘉琛，「太陽能工程-太陽電池篇」，全華科技圖書股份有限公司，1997 年8月。 5. 吳財福、張健軒、陳裕愷，「太陽能供電與照明系統綜合」，全華科技圖書。 6. 鄭名山, 太陽能發電簡介, 物理雙月刊(廿九卷三期) 2007 年6 月。 7. 張勝雄，「太陽能光電半導體概論」。 8. 楊素華、蔡泰成，「太陽能發電元件太陽能電池」，科學發展，2005 年06 月 390期 P51~52。學系碩士論文，中華民國96 年。 9. 張建偉，「太陽能電池最大功率點追蹤之研究」，國立成功大學航空太空工程學系碩士論文，中華民國98 年。 10. 糜自強，「數位化光伏能量轉換系統之研究」，國立成功大學電機研究所碩士論文，中華民國89 年。 17

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