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研究生: 黃志峰
CHIH-FENG HUANG
論文名稱: 利用匹茲堡曲率排列之感測器提高太陽能集光效率之整合研究
Innovative Design of Cassegrain Solar Concentrator System Utilizing Petzval Curvature to Enhance the Efficiency of Sunlight Energy
指導教授: 黃忠偉
Jong-Woei Whang
口試委員: 胡能忠
Neng-Chung Hu
蕭弘清
Horng-Ching Hsiao
趙涵捷
Han-Chieh Chao
陳省三
Sheng-San Cheng
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 電資學院 - 電子工程系
Department of Electronic and Computer Engineering
論文出版年: 2008
畢業學年度: 94
語文別: 中文
論文頁數: 72
中文關鍵詞: 匹茲堡曲率太陽能集光效率光敏電阻太陽能發電
外文關鍵詞: Petzval Curvature, Sunlight concentration, CdS, Solar cell
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隨者能源危機及環保意識的抬頭,太陽能的應用及相關研究便開始蓬勃發展,在太陽能電池模組進行光電轉換方面,因其光電轉換效率低及成本高是其缺點,而利用匹茲堡曲率結合光學元件來提高太陽能電池的集光效率便是其中一個解決辦法。因此,本論文即是以利用匹茲堡曲率排列之感測器模組來提高太陽能電池集光效率為研究目的。
本研究係採用手電筒模擬平行太陽光照射於凸透鏡,設定光源以仰角60度至120度照射,並聚焦於凸透鏡後之有效焦距平面排列的光敏電阻模組與利用匹茲堡曲率所排列的光敏電阻模組,研究比較凸透鏡聚光後能量在光敏電阻模組上的分佈情形。另外再以模擬軟體分析,利用匹茲堡曲率排列之太陽能電池能有較高的集光效率,約可提升集光效率百分之九,同時也具機構簡單及低成本等優點,因此顯示具有應用之潛力。


The applications of solar energy have received a great attention because of the energy crisis and the respect to the environmental thinking. However, the photoelectric energy transform is high cost but low efficiency. To solve this problem, holographic optical elements (HOEs) are used with Petzval Curvature applied to enhance the efficiency of sunlight concentration in the solar cell energy transforming system. This research presents the sunlight concentration performance improvement by applying Petzval Curvature on HOEs used with solar cells.
A flashlight is used on a convex lens to simulate the parallel sunlight source. With a 60 to 120 degrees angle, the CdS set, which is positioned by Petzval Curvature, is placed within an effective focal length behind the convex lens. This study measures the energy distribution by testing the placed CdS with software simulation analysis. The research shows the performance of sunlight concentration is improved about 9% if the solar cells can be positioned based on Petzval Curvature. The advantages of applying Petzval Curvature are simple and low cost, which shows its potential on more applications.

摘要 I ABSTRACT II 誌謝 III 目錄 IV 圖目錄 VI 表目錄 VIII 符號索引表 IX 第1章 緒論 1 1.1 研究背景 1 1.2 研究動機 5 1.3 研究目的 9 1.4 論文架構 10 第2章 幾何光學原理與匹茲堡曲率概述 12 2.1 費馬原理(FERMAT’S PRINCIPLE) 12 2.1.1 光的直線傳播定律 12 2.1.2 反射定律 13 2.1.3 折射定律 14 2.2 高斯光學 15 2.3 透鏡的種類 16 2.4 造鏡者公式 19 2.5 像差(ABERRATION) 21 2.5.1 球差 22 2.5.2 慧差 23 2.5.3 像散 23 2.5.4 場曲 24 2.5.5 畸變 25 2.6 匹茲堡場曲 26 2.7 匹茲堡透鏡 27 第3章 光感測器概述 29 3.1 光電效應 29 3.2 光感測器介紹 30 3.3 光敏電阻 30 3.4 光敏電阻特性及優點 33 3.5 光電二極體 34 3.6 光電晶體 35 3.7 光感測器比較 36 3.8 太陽能電池發電原理 37 第4章 實驗架構與實驗規劃 41 4.1 實驗架構 41 4.2 實驗工具 42 4.3 透鏡選擇 42 4.4 感測器的選擇 44 4.5 集光模組設計 46 4.6 光敏電阻測試 48 4.7 實驗流程 51 第5章 實驗結果與討論 53 5.1 光源於各角度聚焦到有效焦距平面 53 5.2 光源於各角度聚焦到有效焦距平面電阻值反應 57 5.3 光源於各角度聚焦到匹茲堡曲率 57 5.4 光源於各角度聚焦到匹茲堡曲率電阻值反應 61 5.5 比較集光效率分析 62 5.6 光學軟體模擬驗證 63 5.7 軟體模擬各角度聚焦於有效焦距平面總功率 64 5.8 軟體模擬各角度聚焦於匹茲堡場曲下總功率 66 第6章 結論與建議 69 6.1 研究結論 69 6.2 建議 70 參考文獻 71

1.聯合國政府間氣候變遷小組(Intergovernmental Panel on Climate Change,IPCC),IPCC Fourth Assessment Report (AR4),取自http://www.ipcc.ch/pdf/assessment-report/ar4/syr/ar4_syr_cn.pdf
2.2008 再生能源網,取自http://re.org.tw/
3.PHOTON International The Photovoltaic Magazine,取自http://www.photon-magazine.com/
4.Institude of Solar Energy Technical University of Madrid,取自http://www.ies-def.upm.es/ies/CRATING/Chapter3.pdf
5.V. Garboushian,. Roubideaux, S. Yoon, “Integrated high-concentration PV near-term alternative for low-cost large-scale solar electric power,” Solar Energy, vol. 47, no.1-4, pp. 315-323. Oct. 1997.
6.R. Zogbit and K. Laplaze, “Design and construction of a sun tracker, ”Solar Energy. vol. 33,no. 3-4 , pp. 368-372.1984.
7.耿繼業、何建娃,幾何光學,全華科技圖書股份有限公司,民國90年。
8.維基百科,取自http://zh.wikipedia.org/w/index.php?title=%E9%80%8F%E9%95%9C&variant=zh-hant
9.吳光維,光學實驗,高立圖書公司,2002年9月。
10.蕭澤新,工程光學設計,電子工業出版社,2003年6月。
11.涂弘森,“Cooke透鏡組參數之穩健化設計”,國立台灣科技大學,機械工程系,碩士學位論文,民國93年。
12.OSLO Version 5 User's Guide,取自http://www.sinopt.com/software1/usrguide54/index.htm
13.卓傑企業有限公司,光感測器與控制實驗系統,取自http://www.chochieh.com.tw
14.熊谷秀,”太陽光電知多少”,科學發展,第383期,頁36,2004年11月
15.Newport Inc,取自http://www.newport.com/
16.SCHOTT AG,取自http://www.schott.com/optics_devices/english/download/datasheet_all_english.pdf
17.許阿娟、朱嘉雯、林佳芬、陳志隆,光學系統設計進階篇,成大物理系微波光電實驗室,台南,第1-19頁,2002。
18.堃喬股份有限公司,取自http://www.ltc.com.tw/pdf/index.php?pid=RC10&sid=55171。
19.More information on the TracePro software can be found at http://www.lambdares.com

無法下載圖示 全文公開日期 2013/08/07 (校內網路)
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全文公開日期 本全文未授權公開 (國家圖書館:臺灣博碩士論文系統)
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