本发明涉及一种聚光式太阳能发电受光调节装置，尤指一种可依据阳光强弱的变化或太阳能发电单元的发电量调节太阳能电池受光的比例，进而使单一的太阳能电池的发电量能够达到最大化的聚光式太阳能发电受光调节装置。
背景技术
由于地球能源的持续消耗，使得温室效应日益严重，亦使得能源日益缺乏，因此各国皆努力研究以自然方式产生电能的技术，目前以自然方式产生电能的发电方式有水力、风力、太阳能及核能等，对于水力发电而言，由于需制造大型的水车，不但成本高且需于适当的区域装设，故较难以推广。对于风力发电而言，则需制造高耸的塔架并于塔架的顶端设置大型的叶片，其成本亦高且需于长年有风的区域装设，对于风力较小的区域则无法适用。对于核能发电而言，其虽为干净的能源，但其安全性以及对地球的污染却一直为环保人士所质疑且争议不断。
对于太阳能发电而言，一般的聚光式太阳能电池系统设计的受光发电量是以太阳能电池能够承受最大的额定工作电流为依据，据以设计为聚光系统最大的聚光量能够产生的发电量，通常以dni(directnormaliradiation-直接日射辐照度)及太阳能电池额定发电量，进而计算所需的聚光装置所需产生的聚光照射度，例如：以一10mm×10mm的砷化镓三节面电池为例，当该电池设计dni为1000w/m2为最大的受光辐照度时，发电电压输出为3v、电流输出为15a、最大输出电量功率即为45w，亦为该电池最大的受光强度及可承受最大的发电量，其所需的聚光装置(以抛物面反射聚光镜为例)则须为400mm×400mm面积的抛物面反射聚光镜，该聚光装置所能最大聚光照射于太阳能电池的最大受光辐照度dni，于正常日照的环境，即为正午时段阳光直射的时间，且正午阳光直射的受光辐照度dni，亦即为该太阳能电池能够产生最大发电工作电流的时间。但因阳光条件的变化影响，除正午阳光直射的最大受光期间外，其余如非正午阳光直射的早晨或傍晚，或受云、雾霾等大自然或人为的因素，这些时段或期间的受光辐照度dni并非全日皆可达最高的dni设计值(dni＝1000w/m2)；如图1a为现有的全天日照的dni强弱与发电量的对比图，图2则为一地区统计一段期间的日照dni强弱几率的常态分布图所示，平均dni达850w/m2属于阳光条件极佳地区；而平均dni为550w/m2属一般地区，中国台湾的大部分地区多属于这类。
虽若增加了聚光照射量即可增加发电量，然而，若仅单纯利用增加或增大聚光装置，使之于非阳光直射的时段亦得将更多的阳光入射到太阳能电池，却有其存在的风险；一般而言，设计太阳能聚光装置时，其聚焦倍率受限于电池可接受的最大工作电流，如超过此限制时，将会导致电池的损坏，如图1b所示；若该地区的阳光直射时段的dni＝1000w/m2时、单一电池最大发电量为45w，当加大(或增加)聚光装置使聚光强度增加、更多的阳光入射到太阳能电池时，则，该加大(或增加)的聚光装置于非正午阳光直射的早晨或傍晚，或受云、雾霾等阳光弱射期间的该dni＝640w/m2时，即因聚光增大增强的效果，将使太阳能电池的发电量即可达到上限45w；而当太阳运行进入强光直射的时段(例如正午时段)该dni＝1000w/m2时，则太阳能电池的发电量即会超过上限45w，从而导致太阳能电池无法正常的工作甚至烧毁。本案申请人有鉴于此，经不断研究、实验，遂萌生设计一种聚光式太阳能发电受光调节装置，可依据阳光强度或太阳能发电单元的发电量，以控制受光量的比例，进而使单一的太阳能电池的发电量能够达到最大化。
技术实现要素：
本发明的主要目的在于提供一种聚光式太阳能发电受光调节装置，使该装置可依据阳光强弱的变化或太阳能电池发电量的高低控制太阳能电池受光量比例，进而使单一的太阳能电池的发电量能够达到最大化，且不会使太阳能电池受损。
前述的聚光式太阳能发电受光调节装置包含太阳能电池及置于该太阳能电池上方的聚光装置、挡光单元及控制该挡光单元的控制单元。其中，该控制单元可依据阳光强弱的变化或太阳能电池发电量的高低控制该挡光单元遮蔽该太阳能电池，或使该太阳能电池完全曝露于阳光，以调节太阳能电池的受光量高低或受光强弱，从而能够依照阳光强弱的变化控制太阳能电池受光的比例，达到控制太阳能电池受光量的目的，使太阳能电池永远处在最大工作电流区间，进而使单一的太阳能电池的发电量达到最大化。
前述的聚光式太阳能发电受光调节装置，其中，该挡光单元包含一传动机构及与其连接的一个或两个以上挡光板，该传动机构控制及带动该挡光板，使该挡光板能够遮蔽或不遮蔽该太阳能电池。
前述的聚光式太阳能发电受光调节装置，其中，该挡光单元中的挡光板是由石英、玻璃或蓝宝石等材料制成的遮光片。
前述的聚光式太阳能发电受光调节装置，其中，该挡光单元中的挡光板可由透明片和抗反射镀膜制成。
前述的聚光式太阳能发电受光调节装置，其中，该挡光单元中的挡光板可为不透光材料或金属材料制成，不透光材料或金属材料设有开孔以构成挡光滤片。
前述的聚光式太阳能发电受光调节装置，其中，该控制单元可连接于一光强度测量单元，通过该光强度测量单元侦测当下阳光照射的光强度(dni、ghi/globalhorizontalirradiance)并将侦测结果回馈至控制单元，控制单元依据侦测结果控制该挡光单元遮蔽或不遮蔽太阳能电池，以调节太阳能电池的受光强度。
前述的聚光式太阳能发电受光调节装置，其中，控制单元可连接于一电压/电流侦测单元，该电压/电流侦测单元连接太阳能电池并侦测太阳能电池的短路电流或工作电流或实时发电量，并将侦测结果回馈至控制单元，该控制单元依据侦测结果控制该挡光单元遮蔽或不遮蔽太阳能电池，以调节太阳能电池的受光强度。
附图说明
图1a～图1c为dni强弱与发电量的对比图；
图2为不同地区受光辐照度dni强弱几率的常态分布曲线图；
图3及图4为本发明的结构装置图；
图5为穿透式的聚光装置示意图；
图6为反射式的聚光装置示意图；
图7为不透光格点的挡光滤片示意图；
图8为本发明的方块图；
图9为本发明的另一方块图。
附图标记说明：1-太阳能电池；10-蓄电池；2-挡光单元；21-传动机构；22-挡光板；221-不透光格点的挡光滤片；3-控制单元；4-聚光装置；5-光强度测量单元；6-电压/电流侦测单元。
具体实施方式
如图3及图4所示为本发明的结构图。如图所示，本发明包含太阳能电池1、蓄电池10、挡光单元2、控制该挡光单元2的控制单元3以及置于该太阳能电池1上方的聚光装置4，太阳能电池1吸收阳光后，将光能转换为电能储存于蓄电池10。其中，该控制单元3可依据阳光强弱的变化或太阳能电池1的发电量高低控制该挡光单元2遮蔽太阳能电池1，或使太阳能电池1完全曝露于阳光，以调节太阳能电池1的受光强度，从而依照阳光强弱的变化控制太阳能电池1受光量的比例，以控制太阳能电池1永远处在最大发电工作电流区间，进而使单一的太阳能电池1的发电量达到最大化。
前述本发明的聚光装置4，对穿透式聚光系统而言，如图5所示为加大非涅耳透镜(fresnellens)的数量或面积；对反射式聚光系统而言，如图6所示为加大双曲面镜的数量或面积。
前述本发明中的挡光单元2包含一传动机构21及连结有一个或一个以上挡光板22，通过该传动机构21带动挡光板22，使挡光板22遮蔽太阳能电池1，或使太阳能电池1完全曝露于阳光。于实施例中，该挡光单元2中的挡光板22为由石英、玻璃或蓝宝石等材料制成的遮光片、或由透明片和抗反射镀膜制成、或由不透光或金属材料开孔制成、或由不透光或金属材料结合透明基板制成不透光格点的挡光滤片221，如图7所示。
如图8所示为本发明的方块图。配合图3及图4，如图所示，本发明中的控制单元3可连接于一光强度测量单元5，该光强度测量单元5侦测当下阳光照射的光强度(dni、ghi)，并将侦测结果回馈至控制单元3，由控制单元3依据侦测结果控制所连接的该挡光单元2中的挡光板22遮蔽太阳能电池1，或使太阳能电池1完全曝露于阳光，以调节太阳能电池1的受光强度。
如图9所示为本发明的另一方块图。配合图3及图4，如图所示，本发明中的太阳能电池1可连接于一电压/电流侦测单元6，该电压/电流侦测单元6侦测太阳能电池1的短路电流或工作电流亦或实时发电量，并将侦测结果回馈至所连接的控制单元3，由控制单元3依据侦测结果控制该挡光单元2的挡光板22遮蔽太阳能电池1，或使太阳能电池1完全曝露于阳光，以调节太阳能电池1的受光强度。
现有技术如图1a所示，以一10mm×10mm的砷化镓三节面电池、设计最大受光强度为dni＝1000w/m2、发电电压输出为3v、电流输出为15a、输出电量功率为45w，反射式的聚光装置则须为一400mm×400mm的抛物面反射透镜。
本发明提供的受光调节装置的受光强度实施例，请参阅图1c图所示，同样以一10mm×10mm的砷化镓三节面电池、设计最大受光强度为dni＝1000w/m2、发电电压输出为3v、电流输出为15a、输出电量功率为45w，聚光装置4则以增大面积的500mm×500mm的抛物面反射镜聚光，使得当该地区的实际阳光的受光辐照度dni达到640w/m2时，因该聚光装置4增大了光反射面积，使聚光强度增加，亦使太阳能电池1同样输出发电电压为3v、电流输出为15a、及最大的输出功率45w(进光量＝dni*面积；原先镜面于dni＝1000w/m2时,收到的光量为1000w/m2×0.4m×0.4m＝160w；新的镜面于dni＝640w/m2时,收到的光量亦为640w/m2×0.5m×0.5m＝160w)。本发明受光调节装置的实施例，搭配挡光板22调节太阳能电池1的受光量，实际的控制状态实施例为：
1、当实际的受光辐照度dni＜640w/m2时，挡光板22完全不遮蔽。
2、当实际的受光辐照度dni＞640w/m2时，控制第一个挡光板22遮蔽，第一个挡光板22设计实施例的透光率为80％(总减光率为1-80％＝20％)。
3、当实际的受光辐照度dni＞8000w/m2时，控制第二个挡光板22遮蔽，第二个挡光板22设计实施例的透光率为80％(总减光率为1-80％*80％＝36％)。
如此，本发明即可控制太阳能电池受光分布状况，如图1c所示，对比于现有技术中的设计(图1a)，绝大多数的阳光条件下的发电量都有显著提升。
经由上述实施例的说明，同时参阅图2所示的地区常态分布(高斯分布)统计的受光辐照度dni分布图，依本发明的设计，对于选择太阳能发电系统架设的地点，及考虑该某一地区长年阳光照射强弱的条件，以说明利用本发明根据该dni强弱设计太阳能电池发电的实施例：
例：假设该地区长年统计的dni出现几率最强为550w/m2时，依据本发明的设计，增大或增加聚光装置的聚光面积，使发电量如图1c所示，所得增加的总发电量计算为发电量×光强出现几率，采用本发明的配置得出更多的发电量，附图中的面积，就正比于该统计时间内的总发电量，计算图1c中的面积，可得到比图1a的配置增加55％的发电量。
前述实施例仅为说明本发明的较佳实施方式，而非限制本发明的范围，凡经由些微修饰、变更，仍不失本发明的要义所在，亦不脱本发明的精神范畴。
综上所述，本发明以增大或增加聚光装置配合控制挡光单元遮蔽太阳能电池，以调节太阳能电池的受光强度，构成太阳能发电受光调节装置。使太阳能发电装置可依据阳光强弱的变化或太阳能电池的发电量高低调节太阳能电池受光的比例，进而使单一的太阳能电池的发电量得以达到最大化，且不会使电池受损。