TWI408819B - 太陽能裝置及太陽能接收方法 - Google Patents

Description

太陽能裝置及太陽能接收方法

本發明關於一種太陽能裝置及太陽能接收方法，特別是關於一種使用者可調整太陽能電池之收光角度、位置至最佳吸光效率狀態之太陽能裝置及太陽能接收方法。

太陽能電池因為其將發自一光源(例如，太陽光)的光能轉換成電能，藉以操控例如計算機、電腦等電子裝置或供市電使用，所以太陽能電池已被廣泛地使用。

然而，地球繞行太陽公轉的自然規律使得太陽由東方升起、西方落下成為不變的鐵律，然而，這樣的現象對於利用太陽能板進行能量轉換卻產生了些許的瑕疵，因為，唯有太陽能板正對太陽光的照射來源，才能使太陽能板吸收最多的光能。但是，習知的太陽能板設計大多為固定式並且往往朝向同一個方位，當太陽運行至其他角度或因季節變換而有些許方位上之差異時，便無法經常保持太陽能板正向於太陽之位置來吸收光能以進行轉換，是為太陽能板在應用上的一大缺憾。

本發明的目的在於提供一種太陽能裝置及太陽能接收方法，以改善現有技術的缺失。

本發明之一範疇在於提供一種太陽能裝置，用以接收一太陽光。

根據本發明之一具體實施例，太陽能裝置包含一第一底座以及與該第一底座樞接之一太陽能模組。該太陽能模組包含一第一指示裝置與一第二指示裝置。

其中，該太陽能模組與該第一底座之間具有一仰角，該第一指示裝置指示該太陽能模組與該仰角相關之一吸光效率。另外，該太陽光與該太陽能模組之間具有一方位角，該第二指示裝置指示該太陽能模組與該方位角相關之一吸光效率。當太陽能模組的仰角或方位角被調整時，第一指示裝置與第二指示裝置皆會指示吸光效率。

本發明之另一範疇在於提供一種太陽能接收方法。

根據本發明之一具體實施例，此接收方法包含下列步驟。首先，此接收方法提供一第一底座。再者，此接收方法提供一太陽能模組與該第一底座樞接，其中該太陽能模組與該第一底座之間具有一仰角，而該太陽能模組與一太陽光之間具有一方位角。另外，此接收方法並提供一第一指示裝置與一第二指示裝置，其中該第一指示裝置指示該太陽能模組與該仰角相關之一吸光效率，而該第二指示裝置指示該太陽能模組與該方位角相關之一吸光效率。

本發明的有益效果為，本發明之太陽能裝置具有第一指示裝置與第二指示裝置，除了供使用者判讀太陽能電池之光吸收效率外，更進一步指示使用者調整太陽能電池之收光角度、位置至最佳吸光效率狀態。

關於本發明之優點與精神可以藉由以下的發明詳述及所附圖式得到進一步的瞭解。

本發明之一範疇係揭露一種太陽能裝置，特別是揭露一種使用者可調整太陽能電池之收光角度、位置至最佳吸光效率狀態之太陽能裝置。

於實際應用中，本發明之太陽能裝置可搭配一可攜式電子裝置使用以對可攜式電子裝置充電，例如筆記型電腦、手機、MP3/MP4播放器以及數位相機等，但不以此為限。

請參閱圖一至圖三B。圖一繪示根據本發明之一具體實施例之太陽能裝置中之太陽能模組的功能方塊圖。圖二A及圖二B繪示根據本發明之第一具體實施例之太陽能裝置1的外觀示意圖。圖三A及圖三B繪示根據本發明之第二具體實施例之太陽能裝置1的外觀示意圖。

太陽能裝置1包含第一底座14以及與第一底座14樞接之一太陽能模組15，其中太陽能模組15與第一底座14之間具有一仰角θ，而太陽能模組15與太陽光之間具有一方位角ψ。

太陽能模組15包含第一指示裝置12、第二指示裝置13、控制單元11及太陽能板10。控制單元11分別耦接第一指示裝置12、第二指示裝置13與太陽能板10，且控制單元11控制第一指示裝置12與第二指示裝置13的指示狀態。於一具體實施例中，控制單元11設置於第一底座14中。

太陽能模組15與第一底座14藉由旋轉軸承16樞接在一起，而太陽能板10水平地設置於太陽能模組15上。藉由旋轉軸承16，太陽能模組15可相對於第一底座14在垂直方向上轉動以改變太陽能模組15之仰角。

操作上，為了使太陽能模組15與太陽光之間的方位角改變，使用者可直接在水平面上轉動第一底座14即可。或者，請參閱圖五，其繪示本發明之太陽能裝置1進一步包含第二底座17的外觀示意圖。如圖五所示，第二底座17可設置於第一底座14下，第一底座14可旋轉地連結至第二底座17，致使第一底座14可帶動太陽能模組15相對於第二底座17旋轉。

由以上可得知，太陽能板10之仰角藉由太陽能模組15樞接至第一底座14係可改變的，且太陽能板10之方位角藉由旋轉第一底座14係可改變的。

由球座標系統可知，對於三維空間中之任意方向，均可由控制方位角ψ及仰角θ得出。如圖二A所示，可將太陽能板10之幾何中心設為球座標之原點，轉動其方位角ψ及仰角θ，便可控制太陽能板10至任意方向。

於實際應用中，太陽能板10可為一聚光型或一非聚光型太陽能板。需注意的是，若太陽能板10為一聚光型太陽能板，太陽能裝置1進一步可包含設置於聚光型太陽能板上之一透鏡，用以輔助將光線聚集到聚光型太陽能板上。於一具體實施例中，此透鏡可採用一菲涅爾透鏡。

於實際應用中，第一指示裝置12與第二指示裝置13皆可設置於太陽能模組15上。需注意的是，第一指示裝置12指示太陽能模組與該仰角相關之一吸光效率，且第二指示裝置13指示太陽能模組15與方位角相關之一吸光效率。於一實施例中，控制單元11根據與該仰角相關之吸光效率大小控制第一指示裝置12的指示狀態，且根據與該方位角相關之吸光效率大小控制第二指示裝置13的指示狀態。

在本實施例中，當太陽能模組15的仰角或方位角被調整時，第一指示裝置12與第二指示裝置13皆會指示吸光效率。在調整的過程中，調整太陽能模組15的仰角時，可以以第一指示裝置12的指示狀態為準；在調整太陽能模組15的方位角時，可以以第二指示裝置13的指示狀態為準。

如圖二A及圖二B所示，於一具體實施例中，第一指示裝置12包含多個指示燈且第二指示裝置13亦包含多個指示燈。藉此，控制單元11根據與該仰角相關之吸光效率大小控制第一指示裝置12之該些指示燈之亮燈數目，控制單元11亦根據與該方位角相關之吸光效率大小控制第二指示裝置13之該些指示燈之亮燈數目。基本上，吸光效率變大則亮燈數目會跟著變多。

圖四A及圖四B繪示於一範例中吸光效率對不同的仰角及方位角之曲線關係圖，其中圖四A繪示固定太陽能板方位角於某一角度時，改變太陽能板仰角與吸光效率之關係圖，而圖四B繪示固定太陽能板仰角於某一角度時，改變太陽能板方位角與吸光效率之關係圖。

一般來說，太陽入射光為非正向入射時，若將太陽能板轉至相對入射光為正向入射時具有最佳光吸收效率，偏離相對正向入射角度愈多，光吸收效率愈低，且其關係呈一對稱函數，對於方位角ψ及仰角θ皆是如此。將最大光吸收效率值定為1，可看出太陽能板接收角度愈靠近入射光角度，其吸光效率呈一遞增趨勢。

舉例來說，圖二A中太陽能板10相對入射光L來說並非正向入射，因此第一指示裝置12之該些指示燈與第二指示裝置13之該些指示燈之亮燈數目較少。為了提高吸光效率，使用者可先轉動第一底座14直到第二指示裝置13之該些指示燈具有最多的亮燈數目，接著再轉動太陽能模組15直到第一指示裝置12之該些指示燈具有最多的亮燈數目，如圖二B所示。此時，入射光L正向入射太陽能板10，致使太陽能板10具有最佳的吸光效率。

需注意的是，於實際應用中，太陽能模組15與第一底座14之間的仰角係一次調整一預定角度，即太陽能板10之仰角可為多段式調整。此外，第一底座14相對於第二底座17係一次旋轉一預定角度，即太陽能板10之方位角亦可為多段式調整。由於太陽能板10之仰角或方位角一次只允許調整一預定角度(例如10度)，如此使用者將更容易且有規律地找到最佳光吸收效率角度。除了多段式調整外，太陽能板10之仰角或方位角亦可為無段式調整。

要特別說明的是，當使用者只改變太陽能板10之方位角ψ時，控制單元11可以將太陽能板10之光吸收量訊號只傳送至第二指示裝置13；同理，當使用者只改變太陽能板10之仰角θ時，控制單元11可以將太陽能板10之光吸收量訊號只傳送至第一指示裝置12。

如圖三A及圖三B所示，於另一具體實施例中，第一指示裝置12包含發出至少兩種以上顏色光線之一指示燈，且第二指示裝置13亦包含可發出至少兩種以上顏色光線之一指示燈。藉此，第一指示裝置12利用該至少兩種以上顏色光線指示與該仰角相關之吸光效率。同理，第二指示裝置13利用該至少兩種以上顏色光線指示與該方位角相關之吸光效率。

舉例來說，第一指示裝置12與第二指示裝置13皆可發出黃色、橘色或紅色三種顏色光線，其中黃色光線可代表吸光效率在33%以下，橘色光線可代表吸光效率在33%及67%之間，而紅色光線可代表吸光效率在67%以上。

圖三A中太陽能板10相對入射光L來說並非正向入射，此時太陽能板10之吸光效率較低(假設低於33%)，因此控制單元11可控制第一指示裝置12與第二指示裝置13發出黃色光線以警示使用者。

為了將吸光效率提到最高，使用者可先轉動第一底座14直到第二指示裝置13發出紅色光線，接著再轉動太陽能模組15直到第一指示裝置12發出紅色光線，如圖三B所示。此時，入射光L正向入射太陽能板10，致使太陽能板10具有最佳的輸出功率。

本發明之另一範疇在於提供一種太陽能接收方法。圖六繪示根據本發明之一具體實施例之太陽能接收方法之流程圖。

首先，於步驟S10中，此接收方法提供一第一底座。

再者，於步驟S12中，此接收方法提供一太陽能模組與第一底座樞接，其中太陽能模組與第一底座之間具有一仰角，而太陽能模組與太陽光之間具有一方位角。

另外，於步驟S14中，此接收方法並提供一第一指示裝置與一第二指示裝置，其中第一指示裝置指示太陽能模組與該仰角相關之吸光效率，而第二指示裝置指示太陽能模組與該方位角相關之吸光效率。

關於此方法中提及的元件之結構、功能與詳細實施例，請再參閱前述相關段落及對照圖式，在此便不再贅述。

綜上所述，本發明之太陽能裝置具有第一指示裝置與第二指示裝置，除了供使用者判讀太陽能電池之光吸收效率外，更進一步指示使用者調整太陽能電池之收光角度、位置至最佳吸光效率狀態。

藉由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描述本發明之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之範疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的範疇內。

1．．．太陽能裝置

10．．．太陽能板

11．．．控制單元

12．．．第一指示裝置

13．．．第二指示裝置

14．．．第一底座

15．．．太陽能模組

16．．．旋轉軸承

17．．．第二底座

L．．．入射光

θ．．．仰角

ψ．．．方位角

S10~S14．．．流程步驟

圖一繪示根據本發明之一具體實施例之太陽能裝置中之太陽能模組的功能方塊圖。

圖二A及圖二B繪示根據本發明之第一具體實施例之太陽能裝置的外觀示意圖。

圖三A及圖三B繪示根據本發明之第二具體實施例之太陽能裝置的外觀示意圖。

圖四A及圖四B繪示於一範例中吸光效率對不同的仰角及方位角之曲線關係圖。

圖五繪示根據本發明之太陽能裝置進一步包含一第二底座的外觀示意圖。

圖六繪示根據本發明之一具體實施例之太陽能接收方法之流程圖。

1．．．太陽能裝置

10．．．太陽能板

12．．．第一指示裝置

13．．．第二指示裝置

14．．．第一底座

15．．．太陽能模組

16．．．旋轉軸承

L．．．入射光

Claims (20)

1. 一種太陽能裝置，用以接收一太陽光，該太陽能裝置包含：一第一底座；以及一太陽能模組，與該第一底座樞接，該太陽能模組包含一第一指示裝置與一第二指示裝置；其中該太陽能模組與該第一底座之間具有一仰角，該第一指示裝置指示該太陽能模組與該仰角相關之一吸光效率，該太陽光與該太陽能模組之間具有一方位角，該第二指示裝置指示該太陽能模組與該方位角相關之一吸光效率，當該太陽能模組的該仰角或該方位角被調整時，該第一指示裝置與該第二指示裝置皆會指示吸光效率。
2. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能裝置，其中該太陽能模組還包括一控制單元，分別耦接該第一指示裝置與該第二指示裝置，該控制單元控制該第一指示裝置與該第二指示裝置的指示狀態。
3. 如申請專利範圍第2項所述之太陽能裝置，其中該控制單元設置於該第一底座中。
4. 如申請專利範圍第2項所述之太陽能裝置，其中該太陽能模組還包括一太陽能板，該控制單元耦接該太陽能板。
5. 如申請專利範圍第4項所述之太陽能裝置，其中該太陽能板為一聚光型太陽能板，該太陽能裝置進一步包含：一透鏡，設置於該聚光型太陽能板上。
6. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能裝置，其中該第一指示裝置包含多個指示燈，該第一指示裝置利用該些指示燈之一亮燈數目指示與該仰角相關之吸光效率。
7. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能裝置，其中該第二指示裝置包含多個指示燈，該第二指示裝置利用該些指示燈之一亮燈數目指示與該方位角相關之吸光效率。
8. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能裝置，其中該第一指示裝置包含發出至少兩種以上顏色光線之一指示燈，該第一指示裝置利用該至少兩種以上顏色光線指示與該仰角相關之吸光效率。
9. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能裝置，其中該第二指示裝置包含發出至少兩種以上顏色光線之一指示燈，該第二指示裝置利用該至少兩種以上顏色光線指示與該方位角相關之吸光效率。
10. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能裝置，進一步包含：一第二底座，設置於該第一底座之下，該第一底座係相對於該第二底座旋轉。
11. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能裝置，其中該太陽能模組與該第一底座之間的該仰角係一次調整一預定角度。
12. 一種太陽能接收方法，包含下列步驟：提供一第一底座；提供一太陽能模組與該第一底座樞接，其中該太陽能模組與該第一底座之間具有一仰角，該太陽能模組與一太陽光之間具有一方位角；以及提供一第一指示裝置與一第二指示裝置，其中該第一指示裝置指示該太陽能模組與該仰角相關之一吸光效率，該第二指示裝置指示該太陽能模組與該方位角相關之一吸光效率。
13. 如申請專利範圍第12項所述之太陽能接收方法，其中該太陽能模組還包括一控制單元，分別耦接該第一指示裝置與該第二指示裝置，該控制單元控制該第一指示裝置與該第二指示裝置的指示狀態。
14. 如申請專利範圍第13項所述之太陽能接收方法，其中該控制單元設置於該第一底座中。
15. 如申請專利範圍第13項所述之太陽能接收方法，其中該太陽能模組還包括一太陽能板，該控制單元耦接該太陽能板。
16. 如申請專利範圍第15項所述之太陽能接收方法，其中該太陽能板為一聚光型太陽能板，該接收方法進一步包含：提供一透鏡，設置於該聚光型太陽能板上。
17. 如申請專利範圍第12項所述之太陽能接收方法，其中該第一指示裝置包含多個指示燈，該第一指示裝置利用該些指示燈之一亮燈數目指示與該仰角相關之吸光效率。
18. 如申請專利範圍第12項所述之太陽能接收方法，其中該第二指示裝置包含多個指示燈，該第二指示裝置利用該些指示燈之一亮燈數目指示與該方位角相關之吸光效率。
19. 如申請專利範圍第12項所述之太陽能接收方法，進一步包含：提供一第二底座，設置於該第一底座之下，該第一底座係相對於該第二底座旋轉。
20. 如申請專利範圍第19項所述之太陽能接收方法，其中該第一底座相對於該第二底座係一次旋轉一預定角度。