專利名稱：太陽(yáng)能電池追日裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于一種追日裝置，特別關(guān)于一種太陽(yáng)能電池追日裝置。
背景技術(shù)：
回顧近五十年，地球氣候的急遽變遷及生態(tài)系統(tǒng)的破壞污染終于使人類逐漸體會(huì) 到環(huán)境保護(hù)的重要，主張?jiān)诮?jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)必須兼顧環(huán)保代價(jià)的概念也逐漸受到各國(guó)政府 與企業(yè)的重視，尤其是減少燃燒石油所排放的二氧化碳更被認(rèn)為是必須達(dá)成的首要共識(shí)， 加上其它如石油蘊(yùn)藏量的逐漸枯竭及國(guó)際原油價(jià)格不斷攀高的因素，都促使人類積極地尋 找替代性能源，其中又以綠色能源為主要開(kāi)發(fā)的方向。綠色能源，泛指對(duì)生態(tài)環(huán)境低污染或無(wú)污染的能源，而人類可以開(kāi)發(fā)利用的綠色 能源包括風(fēng)能、水能、潮汐能、地?zé)崮芗疤?yáng)能等，比起其它能源有受特定地區(qū)影響的限制， 太陽(yáng)能具有可以運(yùn)作在太陽(yáng)光照射下的世界任一角落的優(yōu)勢(shì)，因此自然成為備受期待的新 興技術(shù)，可望取代石油成為繼續(xù)推動(dòng)人類文明前進(jìn)的主要力量。利用太陽(yáng)能發(fā)電的核心技 術(shù)在于將環(huán)境中的太陽(yáng)光能轉(zhuǎn)換為電能的光電轉(zhuǎn)換效率，其不僅受限于所使用的半導(dǎo)體材 料或磊晶技術(shù)，整個(gè)太陽(yáng)能電池模塊及與其搭配的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)于光電轉(zhuǎn)換效率也具有 極大的影響，特別是當(dāng)使光線接收環(huán)境發(fā)生變化時(shí)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是否能同步調(diào)整太陽(yáng)能電池， 以隨時(shí)保持最大的太陽(yáng)能利用效率也是目前產(chǎn)學(xué)界關(guān)注的研究領(lǐng)域。造成太陽(yáng)能利用效率 改變的外在因素很多，其中大部份都是因?yàn)橛绊懱?yáng)光照射到太陽(yáng)能電池的量所產(chǎn)生的結(jié) 果，一般的外在影響因素例如天氣變化、太陽(yáng)能系統(tǒng)設(shè)置位置的地勢(shì)結(jié)構(gòu)、空氣中的微粒 或濕氣以及太陽(yáng)運(yùn)行軌跡等。太陽(yáng)能電池搭載追日裝置是現(xiàn)今新興的太陽(yáng)能系統(tǒng)技術(shù)，這種提供太陽(yáng)能電池所 使用的追日裝置可調(diào)整太陽(yáng)能電池的角度以追蹤太陽(yáng)運(yùn)行的軌跡及方位的變換，有助于太 陽(yáng)能電池在最佳的光線入射角度下吸收最大量的太陽(yáng)光，進(jìn)而提升整組太陽(yáng)能電池的光能 利用效率。此外，利用太陽(yáng)能電池所產(chǎn)生的電力回饋?zhàn)啡昭b置，以作為追日裝置的驅(qū)動(dòng)動(dòng)力 是目前普遍使用的方式，但由于太陽(yáng)能電池中的太陽(yáng)能接收單元本身總重量便已不輕，再 加上相應(yīng)數(shù)目的導(dǎo)光透鏡，使得追日裝置負(fù)載極為沉重，不僅作動(dòng)上極不靈巧，也造成耗費(fèi) 在追日過(guò)程中的驅(qū)動(dòng)電力高達(dá)太陽(yáng)能電池本身發(fā)電功率的15%以上，實(shí)難稱為一種經(jīng)濟(jì)的 發(fā)電方式，也變相造成增加約二成左右的太陽(yáng)能發(fā)電成本。
發(fā)明內(nèi)容
有鑒于上述課題，本發(fā)明的目的為提供一種太陽(yáng)能電池追日裝置，其可以低耗能 的方式追蹤太陽(yáng)運(yùn)行軌跡。為達(dá)上述目的，依據(jù)本發(fā)明的一種太陽(yáng)能電池追日裝置包含承載單元、移動(dòng)單元、 太陽(yáng)能接收單元以及光感測(cè)單元。承載單元具有承載部與轉(zhuǎn)動(dòng)部，且轉(zhuǎn)動(dòng)部帶動(dòng)承載部旋 轉(zhuǎn)。移動(dòng)單元承載于承載單元的承載部，且移動(dòng)單元可沿X軸-Y軸平面移動(dòng)。太陽(yáng)能接收 單元設(shè)置于移動(dòng)單元上。光感測(cè)單元亦設(shè)置于移動(dòng)單元上，且輸出光感測(cè)信號(hào)。
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此外，本發(fā)明的太陽(yáng)能電池追日裝置可還包含控制單元以及驅(qū)動(dòng)單元?？刂茊卧?是與光感測(cè)單元電性連接，且控制單元可接收光感測(cè)信號(hào)以控制移動(dòng)單元的移動(dòng)距離或轉(zhuǎn) 動(dòng)部的轉(zhuǎn)動(dòng)角度。驅(qū)動(dòng)單元分別與控制單元、移動(dòng)單元及轉(zhuǎn)動(dòng)部電性連接，且驅(qū)動(dòng)單元是依 據(jù)控制單元的控制而驅(qū)動(dòng)移動(dòng)單元移動(dòng)或驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)部轉(zhuǎn)動(dòng)。另外，重要的是，移動(dòng)單元沿X 軸移動(dòng)，而轉(zhuǎn)動(dòng)部是帶動(dòng)承載部以X軸為軸心旋轉(zhuǎn)。綜上所述，因依據(jù)本發(fā)明的一種太陽(yáng)能電池追日裝置是利用移動(dòng)單元與轉(zhuǎn)動(dòng)部調(diào) 整太陽(yáng)能接收單元相對(duì)于太陽(yáng)的位置與角度，使太陽(yáng)能接收單元可跟隨太陽(yáng)運(yùn)行的軌跡并 隨時(shí)維持最佳的太陽(yáng)光入射角度，提升太陽(yáng)能接收單元的光能利用效率。更重要的是，在此 太陽(yáng)能電池追日裝置作動(dòng)的過(guò)程中，移動(dòng)單元僅需依照太陽(yáng)光入射角度的變化而移動(dòng)太陽(yáng) 能接收單元即可，而非移動(dòng)含有導(dǎo)光透鏡的整組太陽(yáng)能電池，更不需要耗費(fèi)能量在移動(dòng)承 載太陽(yáng)能電池的承載結(jié)構(gòu)與相關(guān)的構(gòu)件上。與已知技術(shù)相較，本發(fā)明的太陽(yáng)能電池追日裝 置不需要虛耗無(wú)謂的能源來(lái)調(diào)整與接收太陽(yáng)光能無(wú)關(guān)的構(gòu)件的位置與角度，使得本身的太 陽(yáng)能電池在進(jìn)行發(fā)電時(shí)，能以消耗最少能源的狀態(tài)產(chǎn)生最大的電力輸出，提升太陽(yáng)能光電 轉(zhuǎn)換的效益與成本比。
圖1為本發(fā)明較佳實(shí)施例的一種太陽(yáng)能電池追日裝置的一示意圖；圖2為本發(fā)明較佳實(shí)施例的一種太陽(yáng)能電池追日裝置的另一示意圖；圖3A為本發(fā)明較佳實(shí)施例的一種太陽(yáng)能電池追日裝置的側(cè)視示意圖；圖3B為本發(fā)明較佳實(shí)施例的一種太陽(yáng)能電池追日裝置的側(cè)視旋轉(zhuǎn)作動(dòng)示意圖；圖3C為本發(fā)明較佳實(shí)施例的一種太陽(yáng)能電池追日裝置的側(cè)視旋轉(zhuǎn)作動(dòng)示意圖；圖4A為本發(fā)明較佳實(shí)施例的一種太陽(yáng)能電池追日裝置的前視示意圖；圖4B為本發(fā)明較佳實(shí)施例的一種太陽(yáng)能電池追日裝置的前視移動(dòng)作動(dòng)示意圖；圖4C為本發(fā)明較佳實(shí)施例的一種太陽(yáng)能電池追日裝置的前視移動(dòng)作動(dòng)示意圖；圖5為本發(fā)明較佳實(shí)施例的一種太陽(yáng)能電池追日裝置的另一態(tài)樣的示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的太陽(yáng)能電池追日裝置是為追蹤一日內(nèi)太陽(yáng)運(yùn)行軌跡所設(shè)計(jì)者，由于地軸 與太陽(yáng)間特殊的相對(duì)角度關(guān)系，使得各地上空的一日太陽(yáng)運(yùn)行軌跡并非是由正東方升起后 朝向正西方移動(dòng)，最終落下而形成的標(biāo)準(zhǔn)弧形，而是會(huì)依時(shí)辰的變化略向南北方向偏移，以 臺(tái)灣的春秋兩季來(lái)說(shuō)，每日太陽(yáng)從早晨九點(diǎn)至午后十五點(diǎn)在天體運(yùn)行的軌跡在地球的南北 向上會(huì)有約為7度的傾角變化，雖然相對(duì)于在地球東西向上一日太陽(yáng)位置的變化而言，南 北向上7度的傾角變化較小，但仍足以造成太陽(yáng)能電池的光能利用效率降低。為此以下將 揭露本發(fā)明的一種太陽(yáng)能電池追日裝置，并參照相關(guān)附圖，說(shuō)明依此太陽(yáng)能電池追日裝置 的較佳實(shí)施例，其中相同的組件將以相同的參照符號(hào)加以說(shuō)明。圖1為本發(fā)明較佳實(shí)施例的太陽(yáng)能電池追日裝置的一示意圖，圖2為此太陽(yáng)能電 池追日裝置的另一示意圖。請(qǐng)參考圖1及圖2所示，本發(fā)明較佳實(shí)施例的一種太陽(yáng)能電池追 日裝置1包含一承載單元11、一移動(dòng)單元12、一太陽(yáng)能接收單元13以及一光感測(cè)單元14。 承載單元11具有一承載部111與一轉(zhuǎn)動(dòng)部112，且轉(zhuǎn)動(dòng)部112可帶動(dòng)承載部111旋轉(zhuǎn)。承
4載單元11的承載部111承載移動(dòng)單元12，且移動(dòng)單元12可沿一 X軸-Y軸平面移動(dòng)。太陽(yáng) 能接收單元13設(shè)置于移動(dòng)單元12。光感測(cè)單元14亦設(shè)置于移動(dòng)單元12，且輸出一光感測(cè)信號(hào)。承載單元11具有承載部111與轉(zhuǎn)動(dòng)部112，其中，承載部111可為任何適于承托 太陽(yáng)能接收單元13的一構(gòu)件或復(fù)數(shù)構(gòu)件的組合，用以平穩(wěn)地將太陽(yáng)能接收單元13曝露在 太陽(yáng)光下，并輔助移動(dòng)單元12與轉(zhuǎn)動(dòng)部112調(diào)整太陽(yáng)能接收單元13的角度與位置，可提供 太陽(yáng)能接收單元13執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換作用一個(gè)良好的平臺(tái)。雖承載部111的形狀并無(wú)特別限 制，但為配合較佳效率的太陽(yáng)能接收單元13所具有的平面構(gòu)型，承載部111以具有厚度的 一平面或一平板者為佳(如圖1所示)。另外，承載部111具有一承載表面A，其中，承載表 面A是承載部111朝向太陽(yáng)能接收單元13的一面，請(qǐng)參考圖1及圖2所示，在本實(shí)施例中， 承載表面A為承載部111上所具有平整光滑的一面，適于提供移動(dòng)單元12于承載部111上 移動(dòng)。太陽(yáng)能接收單元13為本發(fā)明的太陽(yáng)能電池追日裝置1中接受太陽(yáng)光照射的主要 組件，亦是執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換的核心，請(qǐng)參考圖1所示，在本實(shí)施例中，太陽(yáng)能接收單元13是由 基板與太陽(yáng)能芯片所組成一整體單元，再進(jìn)而設(shè)置于移動(dòng)單元12上。另外，為增加太陽(yáng)能 接收單元13的光能利用效率，通常會(huì)于太陽(yáng)能接收單元13上設(shè)置一透鏡單元15來(lái)聚集環(huán) 境中的光線，用以增加太陽(yáng)能接收單元13所接收到的光量，其中透鏡單元15為多個(gè)透鏡 組合而成的透鏡陣列，將入射太陽(yáng)光分別聚光至相對(duì)應(yīng)的太陽(yáng)能接收單元13上，此透鏡單 元15可包含玻璃或樹(shù)脂制成的傳統(tǒng)透鏡或菲涅爾透鏡；據(jù)此，請(qǐng)參考圖1所示，在本實(shí)施例 中，本發(fā)明的太陽(yáng)能電池追日裝置1可還包含一透鏡單元15，且透鏡單元15較佳是一聚光 型透鏡單元，而透鏡單元15是與太陽(yáng)能接收單元13相對(duì)設(shè)置并設(shè)置于承載單元11上，其 中，透鏡單元15可以直接架設(shè)或包覆承載部111的方式設(shè)置于承載單元11上。在本實(shí)施例中，本發(fā)明的太陽(yáng)能電池追日裝置1中所設(shè)的移動(dòng)單元12與轉(zhuǎn)動(dòng)部 112皆是為使太陽(yáng)能接收單元13能追蹤一日內(nèi)太陽(yáng)運(yùn)行的軌跡，以維持最大光接收量的狀 態(tài)。然而，需注意的是，移動(dòng)單元12可沿一 X軸-Y軸平面移動(dòng)，并由此帶動(dòng)設(shè)置于移動(dòng)單 元12上的太陽(yáng)能接收單元13移動(dòng)，請(qǐng)參考圖1及圖3A所示，圖3A為本發(fā)明較佳實(shí)施例的 一種太陽(yáng)能電池追日裝置的側(cè)視示意圖；移動(dòng)單元12沿X軸-Y軸平面移動(dòng)，且移動(dòng)單元12 是在承載部111上移動(dòng)；另外，在本實(shí)施例中，轉(zhuǎn)動(dòng)部112則是連接于承載部111，進(jìn)一步來(lái) 看，轉(zhuǎn)動(dòng)部112是連接于相對(duì)于承載部111的承載表面A的背面B上，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)部112帶動(dòng)承 載部111旋轉(zhuǎn)時(shí)，便可同時(shí)由此帶動(dòng)太陽(yáng)能接收單元13旋轉(zhuǎn)，如圖4A所示，圖4A為本發(fā)明 較佳實(shí)施例的一種太陽(yáng)能電池追日裝置的前視示意圖。在本實(shí)施例中，移動(dòng)單元12是沿X軸移動(dòng)，而轉(zhuǎn)動(dòng)部112則是帶動(dòng)承載部111以X 軸為軸心而于Y軸上旋轉(zhuǎn)，請(qǐng)參考圖1所示，若加以考慮太陽(yáng)運(yùn)行軌跡與地球方位的關(guān)系， 則設(shè)置本發(fā)明的太陽(yáng)能電池追日裝置1時(shí)，圖標(biāo)中的X軸是約與地球的南北向平行，而Y軸 則是約與地球的東西向平行。綜上所述，此雙軸向的設(shè)計(jì)乃是以同時(shí)兼顧準(zhǔn)確執(zhí)行追日作動(dòng)與節(jié)省耗能為目 的，由于一日內(nèi)太陽(yáng)運(yùn)行軌跡在地球的南北向上傾角變化并不大，故當(dāng)太陽(yáng)隨時(shí)間改變而 移動(dòng)時(shí)，太陽(yáng)光照射在太陽(yáng)能接收單元13上并不會(huì)由于太陽(yáng)位置南北傾角變化而偏移原 本設(shè)定的中心位置太遠(yuǎn)，故僅需以移動(dòng)單元12沿X軸(也就是本實(shí)施例中地球的南北向)依偏移的距離略微移動(dòng)太陽(yáng)能接收單元13，便可使太陽(yáng)能接收單元13重新以較佳的角度 接收太陽(yáng)光能，而不需要大費(fèi)周章地調(diào)整包含承載部111、移動(dòng)單元12以及太陽(yáng)能接收單 元13等所有結(jié)構(gòu)。依此概念，移動(dòng)單元12可為一個(gè)或一個(gè)以上的任何適于帶動(dòng)太陽(yáng)能接收單元13 移動(dòng)的構(gòu)件，至于移動(dòng)單元12的大小與形狀則無(wú)特別的限制，但若考慮適于提供太陽(yáng)能接 收單元13連接者，則移動(dòng)單元12仍是以具有與太陽(yáng)能接收單元13面積接近或相同的一 平面或一平板結(jié)構(gòu)者為佳，且移動(dòng)單元12是利用此平面或平板與太陽(yáng)能接收單元13連接 (如圖1所示)；除此之外，在本實(shí)施例中，由于承載部111上設(shè)置有透鏡單元15，且移動(dòng)單 元12所具有的與太陽(yáng)能接收單元13連接的平面要在承載單元11上移動(dòng)，因此，移動(dòng)單元 12所具有的平面沿X軸的長(zhǎng)度要小于承載單元11沿X軸的長(zhǎng)度(如圖3A所示)。在本實(shí) 施例中，移動(dòng)單元12是滑設(shè)于承載部111的承載表面A上，而為達(dá)成此目的所使用的滑設(shè) 組件在結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)上并無(wú)特別的限制，可例如分別設(shè)置在承載部111與移動(dòng)單元12上可互 相搭配的滑軌、滑槽、滑輪及其組合，或是分別設(shè)置在承載部111與移動(dòng)單元12上可互相搭 配的滾珠與凹槽或是凸部結(jié)構(gòu)與凹部結(jié)構(gòu)。為追蹤一日內(nèi)太陽(yáng)的運(yùn)行軌跡在東西向上顯著的變化，承載單元11具有一轉(zhuǎn)動(dòng) 部112以帶動(dòng)太陽(yáng)能接收單元13、移動(dòng)單元12以及承載部111三者一起以X軸為軸心一起 旋轉(zhuǎn)(如圖4A所示)，據(jù)此，請(qǐng)參考圖2或圖4A所示，在本實(shí)施例中，轉(zhuǎn)動(dòng)部112具有至少 一轉(zhuǎn)軸112a與連接件112b，其中，此轉(zhuǎn)軸112a的軸心是約與X軸平行，而連接件112b是用 以連接轉(zhuǎn)軸112a與承載部111 ；當(dāng)然，在本實(shí)施例的另一態(tài)樣中，承載單元11可具有兩個(gè) 轉(zhuǎn)動(dòng)部112，分別位于承載單元11的兩側(cè)，且每一轉(zhuǎn)動(dòng)部112具有各自的轉(zhuǎn)軸112a與連接 件 112b。光感測(cè)單元14是設(shè)置于移動(dòng)單元12上，而光感測(cè)單元設(shè)置的位置則可位于移動(dòng) 單元12用以連接太陽(yáng)能接收單元13的表面上的任一位置，但若考慮偵測(cè)的準(zhǔn)確性及減少 與太陽(yáng)能接收單元13接收太陽(yáng)光的實(shí)際情況的差異，請(qǐng)參考圖1所示，在本實(shí)施例中，光感 測(cè)單元14是設(shè)置于移動(dòng)單元12上的中央?yún)^(qū)域，且此光感測(cè)單元14較佳是為一四象限光線 傳感器；再者，光感測(cè)單元14會(huì)感測(cè)太陽(yáng)光入射角度的變化并依據(jù)感測(cè)的結(jié)果輸出一光感 測(cè)信號(hào)，此光感測(cè)信號(hào)可被一控制單元(圖未示)所接收，而再由控制單元依據(jù)光感測(cè)信號(hào) 控制移動(dòng)單元12的移動(dòng)距離或轉(zhuǎn)動(dòng)部112的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，調(diào)整太陽(yáng)能接收單元13的位置與 角度以進(jìn)行追日動(dòng)作。在本實(shí)施例中，此控制單元是與光感測(cè)單元14電性連接，可使用的 電性連接方式包括利用導(dǎo)線連接、無(wú)線遙控等等各種現(xiàn)行的電性連接方式，而并無(wú)特殊的 條件限制或需求。在本實(shí)施例中，本發(fā)明的太陽(yáng)能電池追日裝置1還可包含一驅(qū)動(dòng)單元(圖未示)， 其分別與控制單元、移動(dòng)單元12及轉(zhuǎn)動(dòng)部112電性連接，可使用的電性連接方式包括利用 導(dǎo)線連接、無(wú)線遙控等等各種現(xiàn)行的電性連接方式，而并無(wú)特殊的條件限制或需求?；诖?電性連接所建立的關(guān)系，驅(qū)動(dòng)單元可依據(jù)控制單元所輸出的指令或信號(hào)而驅(qū)動(dòng)移動(dòng)單元12 在承載部111的承載表面A上沿X軸移動(dòng)或驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)部112帶動(dòng)承載部111以X軸為軸心 旋轉(zhuǎn)；本發(fā)明的太陽(yáng)能電池追日裝置1可使用的驅(qū)動(dòng)單元并不需要特別的裝置，而可為任 何適于持續(xù)穩(wěn)定提供動(dòng)力者即可，例如線性馬達(dá)、步進(jìn)馬達(dá)、伺服馬達(dá)以及超音波馬達(dá)等， 當(dāng)然，驅(qū)動(dòng)裝置亦可以直接提供電力作為驅(qū)動(dòng)上述其它單元的動(dòng)力來(lái)源。
為使本發(fā)明的太陽(yáng)能電池追日裝置1具有一定的空間以便于依循一日內(nèi)太陽(yáng)運(yùn) 行的軌跡調(diào)整太陽(yáng)能接收單元13的位置與角度，請(qǐng)參考圖1及圖2所示，在本實(shí)施例中，承 載單元11可更具有一支撐部113。支撐部113是連接于轉(zhuǎn)動(dòng)部112，而用以支撐整個(gè)太陽(yáng) 能電池追日裝置1的重量，并使承載部111及設(shè)置在承載部111上的各項(xiàng)結(jié)構(gòu)和地面能維 持一定的距離，不至于在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)碰觸到地面，其中，支撐部113與轉(zhuǎn)動(dòng)部112間的連接方式 可為支撐部113內(nèi)具有可配合轉(zhuǎn)動(dòng)部112所具有的轉(zhuǎn)軸112a的一轉(zhuǎn)軸套筒，并以此轉(zhuǎn)軸套 筒固定連接轉(zhuǎn)動(dòng)部112的轉(zhuǎn)軸112a ；但重要的是，支撐部113的整體設(shè)計(jì)目的要方便轉(zhuǎn)動(dòng) 部112帶動(dòng)承載部111、移動(dòng)單元12以及太陽(yáng)能接收 單元13三者一起旋轉(zhuǎn)為主，使追日作 動(dòng)的過(guò)程中，整個(gè)太陽(yáng)能電池追日裝置1不會(huì)無(wú)所憑依而偏離原本所在的地點(diǎn)，或是太接 近地面使轉(zhuǎn)動(dòng)角度有所限制，據(jù)此，適于使用的支撐部113可為一桿體、一柱體或一凹字型 結(jié)構(gòu)，當(dāng)然，可使用的支撐部113亦包括其它合適并可達(dá)成相似功能的結(jié)構(gòu)。請(qǐng)參考圖2所 示，在本實(shí)施例中，支撐部113為一柱體，然而，在本實(shí)施例的另一態(tài)樣中，請(qǐng)參考圖5所示， 圖5為本發(fā)明較佳實(shí)施例的一種太陽(yáng)能電池追日裝置的另一態(tài)樣的示意圖；支撐部113則 可為凹字型結(jié)構(gòu)。以上針對(duì)本發(fā)明所揭露的太陽(yáng)能電池追日裝置1的結(jié)構(gòu)予以論述，接續(xù)以本實(shí)施 例的太陽(yáng)能電池追日裝置1使用在實(shí)際的應(yīng)用為例，提出詳細(xì)的說(shuō)明以解釋此太陽(yáng)能電池 追日裝置1的作動(dòng)。當(dāng)太陽(yáng)于日升時(shí)，與地面所夾的仰角較小，因此，太陽(yáng)能電池追日裝置1的轉(zhuǎn)動(dòng)部 112必須帶動(dòng)承載部111、移動(dòng)單元12及太陽(yáng)能接收單元13以X軸為軸心(也就是約以地 球的南北向?yàn)檩S心)而旋轉(zhuǎn)，如圖4B所示，圖4B為本發(fā)明較佳實(shí)施例的一種太陽(yáng)能電池追 日裝置的前視旋轉(zhuǎn)作動(dòng)示意圖；使太陽(yáng)能接收單元13能維持在相對(duì)于地平面頗大的傾斜 角度，盡量使太陽(yáng)光能直射太陽(yáng)能接收單元13，甚至此傾斜的角度乃造成太陽(yáng)能接收單元 13近乎與地面垂直；然而，隨著太陽(yáng)逐漸向西方移動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)部112亦再帶動(dòng)承載部111、移動(dòng) 單元12及太陽(yáng)能接收單元13同樣以X軸為軸心而朝向相反的另一方向持續(xù)旋轉(zhuǎn)，如圖4C 所示，圖4C為本發(fā)明較佳實(shí)施例的一種太陽(yáng)能電池追日裝置的前視移動(dòng)作動(dòng)示意圖；致使 承載部111、移動(dòng)單元12及太陽(yáng)能接收單元13三者都可以轉(zhuǎn)動(dòng)部112為軸心形成弧形運(yùn) 動(dòng)軌跡，最終在接近日落時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)部112會(huì)使承載部111、移動(dòng)單元12及太陽(yáng)能接收單元13 三者以朝向西方并與地面近乎垂直的方式利用日落前最后的太陽(yáng)光，完成一日內(nèi)萃取太陽(yáng) 光能的作動(dòng)。然而，重要的是，一日內(nèi)太陽(yáng)在天體上的位置不僅會(huì)在東西方向上發(fā)生變化，從日 出后到正午間，太陽(yáng)在天體上的位置亦會(huì)逐漸向南北方略微偏移，因此，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)部112以X 軸為軸心依據(jù)太陽(yáng)運(yùn)行軌跡改變太陽(yáng)能接收單元13與地平面所夾的傾斜角度時(shí)，移動(dòng)單 元12亦同時(shí)依據(jù)太陽(yáng)向南北方偏移的角度沿X軸移動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)太陽(yáng)能接收單元13使其 調(diào)整到接收太陽(yáng)光較佳的位置，如圖3B所示，圖3B為本發(fā)明較佳實(shí)施例的一種太陽(yáng)能電池 追日裝置的側(cè)視移動(dòng)作動(dòng)示意圖；而當(dāng)正午后到日落前，太陽(yáng)在天體上的位置則會(huì)再逐漸 向原本的弧形軌道偏移回來(lái)，因此移動(dòng)單元12則必須要再沿X軸移動(dòng)同步調(diào)整太陽(yáng)能接收 單元13的位置，如圖3C所示，圖3C為本發(fā)明較佳實(shí)施例的一種太陽(yáng)能電池追日裝置的側(cè) 視移動(dòng)作動(dòng)示意圖；俾使太陽(yáng)能接收單元13與太陽(yáng)光的入射角度能盡可能維持在最佳的 入射角度，以獲取最大的太陽(yáng)光量。
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綜上所述，本發(fā)明的一種太陽(yáng)能電池追日裝置是利用移動(dòng)單元與轉(zhuǎn)動(dòng)部依據(jù)一日 內(nèi)太陽(yáng)運(yùn)行軌跡所發(fā)生的變化，分別在地球的東西向與地球的南北向上同步調(diào)整太陽(yáng)能接 收單元的位置與傾斜角度，使太陽(yáng)能接收單元可準(zhǔn)確追蹤太陽(yáng)運(yùn)行的軌跡并維持最佳的太 陽(yáng)光入射角度，提升太陽(yáng)能接收單元的光能利用效率。更重要的是，在此太陽(yáng)能電池追日裝 置作動(dòng)的過(guò)程中，一日內(nèi)太陽(yáng)位置在地球南北向上所產(chǎn)生的些微變化，僅需利用移動(dòng)單元 移動(dòng)太陽(yáng)能接收單元作短距離的調(diào)整即可應(yīng)付，而不需移動(dòng)含有導(dǎo)光透鏡或其它額外構(gòu)件 的整組太陽(yáng)能電池，更不需要耗費(fèi)能量在移動(dòng)承載太陽(yáng)能電池的承載結(jié)構(gòu)，使得太陽(yáng)能電 池追日裝置的在應(yīng)用于太陽(yáng)能發(fā)電時(shí)，能以消耗最少能源的情況產(chǎn)生最大的電力輸出，提 升太陽(yáng)能光電轉(zhuǎn)換的效益與成本比。以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發(fā)明的精神與范疇，而對(duì)其 進(jìn)行的等效修改或變更，均應(yīng)包含于權(quán)利要求書中。
權(quán)利要求
一種太陽(yáng)能電池追日裝置，其特征是，包含承載單元，具有承載部與轉(zhuǎn)動(dòng)部，上述轉(zhuǎn)動(dòng)部帶動(dòng)上述承載部旋轉(zhuǎn)；移動(dòng)單元，承載于上述承載單元的上述承載部，上述移動(dòng)單元可沿X軸 Y軸平面移動(dòng)；太陽(yáng)能接收單元，設(shè)置于上述移動(dòng)單元；以及光感測(cè)單元，設(shè)置于上述移動(dòng)單元，并輸出光感測(cè)信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能電池追日裝置，其特征是，上述承載單元還具有支撐 部，連接于上述轉(zhuǎn)動(dòng)部。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽(yáng)能電池追日裝置，其特征是，上述支撐部為桿體、柱體或 凹字型結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能電池追日裝置，其特征是，上述移動(dòng)單元以滑設(shè)方式 承載于上述承載單元的上述承載部。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能電池追日裝置，其特征是，上述移動(dòng)單元沿X軸移動(dòng)， 上述轉(zhuǎn)動(dòng)部帶動(dòng)上述承載部以X軸為軸心旋轉(zhuǎn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能電池追日裝置，其特征是，上述光感測(cè)單元為四象限 光線傳感器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能電池追日裝置，其特征是，上述太陽(yáng)能電池追日裝置 還包含控制單元，與上述光感測(cè)單元電性連接，上述控制單元接收上述光感測(cè)信號(hào)，以控制上 述移動(dòng)單元的移動(dòng)距離或上述轉(zhuǎn)動(dòng)部的轉(zhuǎn)動(dòng)角度。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的太陽(yáng)能電池追日裝置，其特征是，上述太陽(yáng)能電池追日裝置 還包含驅(qū)動(dòng)單元，分別與上述控制單元、上述移動(dòng)單元及上述轉(zhuǎn)動(dòng)部電性連接，上述驅(qū)動(dòng)單元 依據(jù)上述控制單元的控制而驅(qū)動(dòng)上述移動(dòng)單元移動(dòng)或驅(qū)動(dòng)上述轉(zhuǎn)動(dòng)部轉(zhuǎn)動(dòng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能電池追日裝置，其特征是，上述太陽(yáng)能電池追日裝置 還包含透鏡單元，與上述太陽(yáng)能接收單元相對(duì)設(shè)置，且上述透鏡單元設(shè)置于上述承載部上。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的太陽(yáng)能電池追日裝置，其特征是，上述透鏡單元包含透鏡陣列。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的太陽(yáng)能電池追日裝置，其特征是，上述透鏡單元包含多個(gè)菲 涅爾透鏡。
全文摘要
一種太陽(yáng)能電池追日裝置，包含承載單元、移動(dòng)單元、太陽(yáng)能接收單元以及光感測(cè)單元。承載單元具有承載部與轉(zhuǎn)動(dòng)部，轉(zhuǎn)動(dòng)部帶動(dòng)承載部旋轉(zhuǎn)。移動(dòng)單元承載于承載單元的承載部，且移動(dòng)單元可沿X軸-Y軸平面移動(dòng)。太陽(yáng)能接收單元設(shè)置于移動(dòng)單元。光感測(cè)單元設(shè)置于移動(dòng)單元，并輸出光感測(cè)信號(hào)。此太陽(yáng)能電池追日裝置在執(zhí)行追日作動(dòng)中能減少能量消耗，提高太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的輸出效率。
文檔編號(hào)H02N6/00GK101964604SQ20091016477
公開(kāi)日2011年2月2日 申請(qǐng)日期2009年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月24日
發(fā)明者鄭造時(shí), 陳建安 申請(qǐng)人:和碩聯(lián)合科技股份有限公司