一种提升太阳能电池发电效率的方法及装置的制造方法_4

文档序号:9618368阅读:来源:国知局
效率。
[0059]为了证明除了温度效应会提升太阳能电池的效率外,加水也会提升太阳能电池效率,实施例3为证明排除温度影响的实验,在同温度下加水也会提升太阳能电池的效率。
[0060]实施例3
[0061]如图1A的架构在温度32 °C的阳光环境,将太阳能电池放入2000c.c的烧杯,由于刚曝晒,因此温度仍维持环境温度32°C,量测其输出电压,同时加水量测太阳能电池温度及输出电压,其光照度为2620±501ux,所得结果如图9所示,图9横轴所标示的A点不对应加水的深度,所对应的加水状态请参考实施例中的叙述。太阳能电池放入烧杯后的输出电压为0.417V,加水又量测,电压升高到0.433V,温度维持在32°C,输出电压提升的原因为水加到太阳能电池,改善原本太阳能电池表面和空气界面的影响。接着加水到3cm深,此时太阳能电池温度降到29°C,输出电压提升到0.442V,继续逐次加水到15cm,其太阳能电池温度维持在29°C,在水深增加到7.5cm输出电压增加到0.458V再增加水深到15cm输出电压会降到0.452V,接着逐次减少水深到3cm,温度维持在29°C?30°C,输出电压大致和加水过程近似,由于本实施例除了加水开始点冷却较不足,温度有到32°C,其余由于加水经由热传导,热对流,热辐射,相变化(此例为蒸发)等机制温度均保持在29?30°C,因此结果可知除了温度会影响输出电压,加水后由于增加受光面积及水的折射率大于空气折射率,明显也会影响太阳能电池输出电压提升太阳能电池效率。水深6cm?7.5cm左右有较佳的输出电压,太阳能电池效率的改善较明显,对比于不加水32°C的样品输出电压0.417V,提升电压至0.456V,约提升9%,若以表面稍加水在32°C的值0.433V比较约提升5%。另为求光源较稳定在室内以日光灯进行实验,所得结果如实施例4。
[0062]实施例4
[0063]在26°C,6001ux的日光灯环境,如图1A的架构于桌上放置2000c.c烧杯,将太阳能电池置入烧杯,量测其输出电压,再加入水,量测其输出电压,接着如前例加入水从水深3cm逐次加到15cm分别量测输出电压再逐次减水从水深15cm逐次减水到3cm,分别量测其输出电压,结果如图10A所示,其中图10A横轴所标示的A点不对应加水的深度,所对应的加水状态请参考实施例中的叙述。原来未加水太阳能电池输出电压为0.264V,加水后可达0.29V此结果亦印证,加水到太阳能电池,由于改善原来太阳能电池表面和空气界面的影响,输出电压明显增加,也增加太阳能电池效率,接着逐次增加水深,电压从0.307V增加到0.327V,水深到15cm后逐次减少水深到3cm电压从0.327V又回降到0.308V,由于在室内,光源稳定,很明显看出加水后太阳能电池输出电压提升的状态,虽然光源有差别,其提升太阳能电池输出电压效率的趋势一致,利用同样架构再试验所得结果如图10B所示,其中图10B横轴所标示的A点不对应加水的深度,所对应的加水状态请参考实施例中的叙述。由于重复实验,仍有些水渍的太阳能电池(已浸过水),其输出电压为0.274V,加水后可达0.288V,逐次增加水深从3cm增加到15cm,电压从0.308V增加到0.326V,水深从15cm减少到3cm,电压从0.326V降到0.305V。
[0064]以阳光进行实验必需利用阳光较稳定时间,快速量测,而室内晚上的日光灯其光源较稳定,由实验结果趋势一致,即于太阳能电池上面加水可以提升太阳能电池的输出电压,也提升太阳能电池的效率,由实验可知除了温度的影响,太阳能电池表面界面的影响夕卜,由于水的折射率大于空气折射率也会提升太阳能电池光能导入量;另外加水的高度也就是改变立体结构的高度增加侧面面积增加光能导入量也会影响太阳能电池的输出电压或效率。利用下面实施例5进一步说明。
[0065]实施例5
[0066]在1840±101ux的阳光环境,如图1A架构于地上放置2000c.c烧杯,将太阳能电池置入烧杯再加入水,量测其输出电压,接着如前例加入水从水深3cm逐次加到15cm分别量测输出电压,再从水深15cm逐次减水到3cm,分别量测其输出电压,此装置和实施例4的不同在于每次加水,烧杯加水部分的外围围上黑纸,其结果如图11A所示,图11A横轴所标示的A点不对应加水的深度,所对应的加水状态请参考实施例中的叙述。加水未围黑纸前太阳能电池的输出电压为0.389V,接着加水从水深3cm到15cm在每次加水时在加水部分的外围围上黑纸,太阳能电池的输出电压从0.404V变化到0.385V电压先增加再减少,接着减少水深从15cm降到3cm每次减水时把减水部分外围的黑纸移除,太阳能电池输出电压从
0.385V变化到0.405V,加减水,电压有部分差值为太阳能电池位置稍微移动的影响。在日光灯环境6261ux,29°C重复此实验,结果如图11B所示,图11B横轴所标示的A点不对应加水的深度,所对应的加水状态请参考实施例中的叙述。未加水电压为0.250V,加水电压提升为0.268V,接着水从水深3cm加到15cm,电压从0.289V增加到0.300V,再到0.291V,接着减少水深从15cm降到3cm,电压从0.291V降到0.289V。
[0067]由实施例4和实施例5比较,可参考图10A、图10B、图11B,由数据可知不管有无在烧杯外围加黑纸,太阳能电池随立体架构(水位)的增高其效率增加,不过比较图10A、图10B、图11B,太阳能电池从加水后到加水9cm不围黑纸,其电压增加0.038?0.042V,而围黑纸后从加水后到加水9cm,其电压增加0.032V,后者增加幅度降低,由此可知立体结构的正、侧面皆有强化太阳能电池效率的效果。
[0068]由实施例5的结果可知于太阳能电池上建置一立体结构可提升太阳能电池的输出电压及效率,立体结构可包含固体、液体等等或其组合组成,以本发明的实验成果案例以水为液体由玻璃架构立体结构可增加太阳能电池的输出电压及效率,由前述数据可得知,又若立体结构包含液体,也有多元选择,实施例6中将说明以酒精取代水也有相同结果。
[0069]实施例6
[0070]在图1A的架构,同实施例4,将太阳能电池板置于桌上2000c.c烧杯内,在471 lux日光灯的照明下量测,量测结果如图12所示,所得太阳能电池输出电压在无酒精下其输出电压为0.217V,浸过酒精后为0.229V,将酒精加于太阳能电池板上电压为0.23V,此印证液体加到太阳能电池改善太阳能电池表面和空气的界面,输出电压提升,也增加太阳能电池效率,再增加酒精从3cm深到11.25cm其输出电压由0.257V增加到0.272V,将酒精减少从11.25cm到3cm,其输出电压由0.272V又降回0.257V,其结果和加水类似。由此实施例可知在太阳能电池加上增效的立体结构,除了可能降温和界面改善的影响,增加太阳能电池效率外,所加液体有增加太阳能电池等效受光表面积以及所增加液体折射率(酒精约为
1.36)大于环境物质空气折射率约为1,皆有助于提升太阳能电池的效率。
[0071 ] 由前述案例可知,此立体架构的多元化,可利用适当液体、固体或其组合即可得到提升太阳能电池发电效率的成果。
[0072]因此本发明的重点在于太阳能电池上建置一立体结构可有效提升太阳能电池的发电效率。
[0073]实施例7
[0074]为进一步说明立体结构的效果,进行一实验,在户外将太阳能电池板放入一长72cmX宽52cmX高60cm的不透明塑料水槽在25100±20001ux的光强度环境,加水到46cm,量测太阳能电池的输出电压,所得结果如图13所示,由图可知加水,其输出电压仍逐次降低,并无增加太阳能电池发电效率的效果。
[0075]再进行另一实验,在户外将太阳能电池放入一长44cmX宽24cmX高27cm的大玻璃鱼缸在24800±5001ux的阳光强度环境,所得结果如图14所示,由图可知水深增加太阳能电输出电压仍有减少趋势。
[0076]由上述2个实验证实,虽然太阳能电池浸入水中或酒精可部分提升发电效率,然外围环境也会影响其效率,只有将太阳能电池浸入水中不考虑外围条件高透光率等条件,并不全然能增加太阳能电池发电效率,须有适当架构才能有效增加太阳能电池发电效率。
[0077]实施例8
[0078]为进一步说明立体架构的效果,再进行另一实验,在户外将太阳能电池放入一长25cmX宽25cmX高28cm的小型玻璃鱼缸在57000±5001ux的阳光强度环境,加入水到20cm,量测太阳能电池的输出电压随水深度变化,所得结果如图15所示,由图可知,水增高,太阳能电池输出电压有一些增加,在3cm和13cm附近增加较明显。
[0079]由上述结果可知,适当立体架构可增加太阳能电池的发电效率。
[0080]实施例9
[0081]如图1B的架构将一长18cmX宽12.5cmX高6cm的玻璃皿,将太阳能电池放入,在2500±101ux的阳光强度环境,量测太阳能电池的输出电压变化,图16为变化曲线图,由图可知方形玻璃盒加入水,增加立体结构高度,也使太阳能电池输出电压增加,从1cm的0.459V增加到4cm的0.467V。此实施例印证,在太阳能电池上加上增效结构可以增加太阳能电池的发电效率。
[0082]实施例10
[0083]如图3、图6A及图6B,将数组式太阳能电池板加以可以蓄积水覆盖电池板的架构产生增效结构,同时让水可以流动保持水在较低温度,可提升太阳能电池板的效率。为说明此一实施例,进行一实验将每一单元3.8cmX 2.6cm的太阳能电池组合成长8单元X宽9单元的数组加上各单元单有间隙约2mm总计约长31.5cm宽25cm的太阳能电池板进行实验,首先如图17将太阳能电池板70装入增效结构71 (40cm X 60cm的塑料袋,配合实验塑料袋先不装水,进行实验,然后再装水进行实验)内并以支撑结构72架好,测试其输出电压,由于两次实验量测时间皆为30min,而本次量测太阳光照度变化较大,因此将光照度变化也列出,所得数据如图18A,此为塑料袋加水及不加水,随时间变化太阳能电池板输出电压变化的图形,图18B所示此为量测塑料袋加水及不加水太阳能电池板输出电压变化的量测时间点阳光照度的变化图。由图可知于塑料袋加水,明显增加太阳能电池板的输出效率。此实施例也可印证,在太阳能电池增加增效结构可由增加受光等效表面积,降低太阳能电池表面温度,所加液体的折射率(水的折射率1.33)大于环境物质空气折射率约为1以及加液体改善太阳能电池表面界面皆有助于提升太阳能电池的效率。在降低太阳能电池温度方面,以不加水的情形测试25分钟,太阳能板
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