TW201307771A - 光伏打系統及方法 - Google Patents

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Abstract

本揭示內容提供用於增加一光伏打模組之效率之方法及設備。在一態樣中，一光伏打板之位置可基於陽光入射在該板上之角度是否落在該板之一法線周圍至少10°之一圓錐內而整天更新。例如，當該陽光入射角落在該圓錐內時，該板可維持靜止，但是當該陽光入射角落在該圓錐外時，可移動該板使得該陽光入射角落在該圓錐內。

Description

光伏打系統及方法
本揭示內容大體上係關於將光能轉換成電能之光電子裝置(例如，光伏打裝置)之領域。
在美國，化石燃料(諸如煤、石油及天然氣)已成為主要能源長達一個世紀。替代能源之需要在增加。化石燃料為正快速耗盡之一不可再生能源。開發中國家(諸如印度及中國)之大規模工業化已對化石燃料之可用率造成一相當大的負擔。此外，地理政治問題可迅速影響此類燃料之供應。近年來，全球變暖亦成為較大顧慮。認為有數個因素促成全球變暖；然而，假設化石燃料之廣泛使用係全球變暖之一主因。因此，迫切需要找出一可再生及經濟上可行亦環保的能源。太陽能係可轉換成其他形式之能(諸如熱及電)之一環保的可再生能源。
光伏打電池極將光能轉換成電能且因此可用於將太陽能轉換成電力。光伏打太陽能電池可非常薄且模組化。光伏打電池可在自約幾毫米至幾十公分之大小範圍或更大範圍中。來自一光伏打電池之個別電輸出可在自幾毫瓦至幾瓦之範圍中。若干光伏打電池可電連接及封裝成陣列以產生足量的電。光伏打電池可在廣範圍之應用中使用，諸如將電力提供給衛星及其他太空船，將電提供給住宅物業及商業物業，使汽車電池充電等。
雖然光伏打電池有潛力降低對化石燃料之依賴，但是光 伏打電池之廣泛使用已受阻於低效顧慮及關於生產此等裝置所要之材料成本之顧慮。據此，改良效率及/或製造成本可增加光伏打電池之利用率。
本揭示內容之系統、方法及裝置各具有若干創新態樣，該若干發明態樣之單者不獨立負責本文所揭示之所要屬性。
本揭示內容所述之標的之一創新態樣可依一種用一光伏打板產生電力之方法來實施。該方法包含提供該光伏打板，該光伏打板之至少一部分界定一平面，該平面界定一法線。該方法亦包含在一天之至少一部分期間更新該板之位置，該天之該部分包含正午，其中更新該板位置係基於在該板上陽光入射角是否落在由圍繞該法線成至少10°之一角度所界定之一圓錐內，使得當該陽光入射角落在該圓錐內時，該板保持靜止，且當該陽光入射角落在該圓錐外時，移動該板使得該陽光入射角落在該圓錐內。更新該板位置可包含圍繞至少一第一軸旋轉該板。該第一軸可在一南北平面中延伸。該第一軸可在一水平方向上延伸。更新該板位置可包含圍繞一第二軸旋轉該板。該第二軸可在一東西平面中延伸。該第二軸可在一垂直方向上延伸。可由圍繞該法線成約10°之一角度界定該圓錐。可由圍繞該法線成約20°之一角度界定該圓錐。可由圍繞該法線成約30°之一角度界定該圓錐。該天之該部分可包含至少四個小時。該天之該部分可包含至少八個小時。該天之該部分可 包含至少十二個小時。該光伏打板可包含一或多個漫射器。該一或多個漫射器可為郎伯(Lambertian)或近郎伯(near-Lambertian)漫射器。該一或多個漫射器可佔有該光伏打板之一光接收表面積之至少5%。該等漫射器可佔有該光伏打板之一光接收表面積之約10%與20%之間。該一或多個漫射器可經組態以相比於依與該法線成小於約45°之一角度反射光，依與該法線成大於約45°之一角度反射更多光。與移動太陽能電池之一陣列使得該陣列在陽光下直接定向達該天之該部分相比，該天之該部分所收集之一電力量可增加至少3%。
本揭示內容所述之標的之另一創新態樣可依一種用一光伏打板產生電力之方法來實施。該方法包含提供該光伏打板，該光伏打板之至少一部分界定一平面，該平面界定一法線。該方法亦包含在一天之至少一部分期間基於在該板上陽光入射角而更新該板位置，該天之該部分包含正午，其中當該陽光入射角落在由圍繞法線軸之第一圓錐及第二圓錐所界定之一區時，該板保持靜止，且當該陽光入射角落在該區外時，移動該板使得該陽光入射角落在該區內。可由圍繞該法線成至少4.3°之一角度界定該第一圓錐，且可由圍繞該法線成小於5.3°之一角度界定該第二圓錐。可由圍繞該法線成至少3.8°之一角度界定該第一圓錐，且可由圍繞該法線成小於5.8°之一角度界定該第二圓錐。更新該板位置可包含圍繞至少一第一軸旋轉該板。該第一軸可在一南北平面中延伸。更新該板位置可包含圍繞一第二軸 旋轉該板。該第二軸可在一東西平面中延伸。
本揭示內容所述之標的之一進一步創新態樣可在一種用於產生電之系統中實施。該系統包含用於將陽光輻射轉換成電之構件，該轉換構件通常在一平面中延伸，該平面界定一法線。該系統亦包含用於在一天之至少一部分期間更新該轉換構件之位置之構件，該天之該部分包含正午，更新該轉換構件之位置係基於在該板上陽光入射角是否落在由圍繞該法線成至少10°之一圓錐內使得當該陽光入射角落在該圓錐內時，該轉換構件保持靜止，且當該陽光入射角落在該圓錐外時，移動該轉換構件使得該陽光入射角落在該圓錐內。可由選自由圍繞該法線成10°、20°及30°組成之群組之一角度界定該圓錐。
在另一實施方案中，該方法可進一步包含移動陣列使得該陣列之一定向維持與陽光之天頂角成一角度偏移達一天之至少一部分。例如，可定位一平面陣列使得x軸或y軸或者x軸及y軸中之此類線與自該陣列至陽光之一線成一角度偏移，而非定位該陣列使得x軸或y軸上之法線與自該陣列至陽光之一線成一角度偏移。在一些實施方案中，該偏移角度在約一(1)度與九(9)度之間。在一些實施方案中，該偏移角度在約三(3)度與七(7)度之間，或在約四(4)度與六(6)度之間。在一些實施方案中，該偏移角度約五(5)度。
在另一實施方案中，一種用陽光光線產生電之方法包含提供太陽能電池之一陣列及移動太陽能電池之該陣列使得該陣列之一定向維持與陽光之天頂角成一角度偏移達一天 之至少一部分。該角度可大於約3°，在約3°與約10°之間，在約4°與約6°之間，及/或約4.8°。在該天之部分期間，該角度可能係固定的或可變的。該天之部分可包含至少4個小時、至少8個小時、至少12個小時或更多。太陽能電池可為光伏打電池。該陣列可為一平面陣列。該陣列可包含一或多個漫射器。該一或多個漫射器可佔有該陣列之一表面積之至少10%。移動該陣列可包含圍繞一軸旋轉該陣列。該陣列中之電池可共同地或個別地移動。與一種移動太陽能電池之一陣列使得該陣列在該陽光下直接定向達該天之部分相比，該天之部分所收集之一電力量可至少至少增加3%。
在另一態樣中，一種用陽光光線產生電之方法包含：提供太陽能電池之一陣列；定向該陣列以依一非零入射角接收該等陽光光線；及移動太陽能電池之該陣列以維持該非零入射角達一天之至少一部分。該角度可大於約3°。
在隨附圖式及下文描述中陳述在本說明書中所述之標的之一或多個實施方案之細節。其他特徵、態樣及優點將自描述、圖式及申請專利範圍而變得顯而易見。應注意，下文圖之相對尺寸可不按比例繪製。
各種圖式中之相似參考數字及名稱指示相似元件。
本文所揭示之一光伏打(PV)設備及方法之實施方案包含PV模組，該等PV模組包含光伏打裝置(諸如光伏打電池)之一陣列。在一些實施方案中，可定向可包含一或多個漫射 器之一PV模組或板以依一非零入射角接收太陽光線。在一些實施方案中，可基於一PV板上陽光入射角是否落在圍繞該板之一法線成至少10°之一圓錐內而整天更新該板之位置。例如，當該陽光入射角落在該圓錐內時，該板可保持靜止，但是當該陽光入射角落在該圓錐外時，可移動該板使得該陽光入射角落在該圓錐內。在一些實施方案中，可基於在該PV板上陽光入射角是否落在由內錐及外錐圍繞該板之法線所界定之一區內而整天更新該板之位置。
可實施在本揭示內容中所述之標的之特定實施方案以實現下文潛在優點之一或多者。在一些實施方案中，與不具有漫射器之一光伏打模組相比，可改良由具有形成在非產生電區前面之漫射器之一光伏打模組所產生之總電力。漫射器可允許重獲(否則已失去之)光且亦可降低光伏打模組對進入之太陽光線之入射角之敏感度。一些實施方案可藉由依與陽光成一角度偏移定向該板或模組而達成最大電力。一些實施方案可用於例如藉由更新通常小於習知系統之一追蹤板之位置及利用起因於依與陽光成一偏移角度定向具有漫射器之一PV板之電力增加而增加一追蹤PV板之效率。此一實施方案不僅可增加由該板自身所產生之電力，且可降低該板之追蹤系統之能量需求。
儘管本文討論特定實施方案及實例，但是應瞭解本發明之標的延伸超越具體揭示之實施方案並超越本發明之其他替代實施方案及/或使用及其明顯的修改及等效物。希望本文所揭示之本發明之範疇不應受限於特定揭示之實施方 案。因此，例如在本文所揭示之任何方法或程序中，組成方法/程序之動作或操作可依任何合適的序列執行且並不一定受限於任何特定揭示之序列。已在適當情況下描述實施方案之各種態樣及特徵。應瞭解所有此等態樣或特徵可能並不一定根據任何特定實施方案而達成。因此，例如，應意識到各種實施方案可依達成或最佳化如本文所教示之一特徵或特徵群組而不一定達成如本文所教示或建議之其他態樣或特徵之方式實行。下文詳細描述旨在本發明之某些特定實施方案。然而，本發明可依多種不同方式來實施。本文所述之實施方案可在併入用於將光能轉換成電流之光伏打裝置之多種多樣的裝置中實施。
在此描述中，參考自始至終用相似數字指定相似部件之圖式。如將自下文描述顯而易見，實施方案可在包含光伏打作用材料之多種裝置中實施。
現轉向圖，圖1A係包含一p-n接面之一光伏打電池之一實施方案之一橫截面之一實例。一光伏打電池可將光能轉換成電能或電流。一光伏打電池為具有一小的碳排放及對環境具有較小影響之一可再生能源之一實例。使用光伏打電池可降低能量產生之成本。光伏打電池可具有不同大小及形狀，例如自小於一郵票至若干英寸。若干光伏打電池通常可連接在一起而形成光伏打電池模組直至若干英尺長且若干英尺寬為止。模組可繼而被組合及連接而形成不同大小及電力輸出之光伏打陣列。
一陣列之大小可取決於若干因素，例如在一特定位點可 獲得之光量及消費者之需要。該陣列之模組可包含電連接、安裝硬體、電力調節設備及儲存太陽能以供在無陽光照耀時使用之電池。如本文所使用之一「光伏打電池」可為一單個光伏打電池(包含其附隨之電連接及周邊裝置)、一光伏打模組、一光伏打陣列或太陽能板。一光伏打裝置亦可包含功能上不相關之電組件，諸如由該(等)光伏打電池供電之組件。
參考圖1A，一光伏打電池100包含安置在兩個電極102與103之間的一光伏打作用區101。在一些實施方案中，光伏打電池100包含在上面形成層之一堆疊之一基板。一光伏打電池100之光伏打作用層101可包含一半導體材料，例如矽。在一些實施方案中，該作用區可包含藉由接觸一n型半導體材料101a與一p型半導體材料101b而形成之一p-n接面，如在圖1A中所展示。此一p-n接面可具有類似二極體之性質且亦可因此稱作一光伏打結構。
光伏打作用材料101夾置在提供一電流路徑之兩個電極之間。背電極102可由鋁、銀或鉬或一些其他導電材料製成。前電極103可經設計以覆蓋p-n接面之前表面之一很大部分以降低接觸電阻且增加收集效率。在前電極103由一不透明材料製成之實施方案中，前電極103可經組態以使開孔超過光伏打作用層101前面以允許照明照射在光伏打作用層101上。在一些實施方案中，前電極103及背電極102可包含一透明導體，例如透明導電氧化物(TCO)(例如摻鋁氧化鋅(ZnO：Al)、摻氟氧化錫(SnO2：F))或氧化銦錫 (ITO)。TCO可提供電接觸及導電性且同時對入射輻射(包含光)透明。在一些實施方案中，安置在光能源與光伏打作用材料101之間的前電極103可包含重新定向入射光之一部分之一或多個光學元件。該等光學元件可包含例如漫射器、全像光學、糙界面、及/或包含形成在各種表面上或在體積內所形成之微結構之繞射光學元件。例如，粗糙表面界面可用於散射穿過其之光束。光之散射可增加穿過光伏打作用材料101之散射光束之吸收路徑且因此增加電池100之電功率輸出。在一些實施方案中，光伏打電池100亦可包含安置在前電極103上之一抗反射(AR)塗層104。AR塗層104可減小自光伏打作用材料101之前表面所反射出之光量。
當照射光伏打作用材料101之前表面時，光子將能量轉移至作用區中之電子。若由該等光子所轉移之能量大於該半導電材料之帶隙，則該等電子可具有足夠能量來進入導電帶。在形成p-n接面或p-i-n接面之情況下產生一內部電場。該內部電場對帶能量之電子操作以造成此等電子移動，藉此在一外部電路105中產生一電流流動。該所得電流流動可用於對各種電裝置供電(例如，如在圖1A中所展示之一電燈泡106)或用於產生供分配至其他裝置之電或用於一分配電網。
光伏打作用材料層101可由多種光吸收、光伏打材料(例如，微晶矽(μc-矽)、非晶矽(a-矽)、碲化鎘(CdTe)、銅銦二硒(CIS)、銅銦鎵二硒(CIGS)、光吸收染料及聚合物、分 散有光吸收奈米顆粒之聚合物、III-V半導體(例如，砷化鎵(GaAs))等之任何者製成。亦可使用其他材料。光子被吸收且將能量轉移至電載子(電洞及電子)之光吸收材料在本文中稱作光伏打作用層101或光伏打電池100之材料，且此術語意指涵蓋多個作用子層。可取決於所要效能及光伏打電池之應用而選擇光伏打作用層101之材料。在存在多個作用子層之實施方案中，該等子層之一或多者可包含相同或不同材料。
在一些配置中，光伏打電池100可藉由使用薄膜技術而形成。例如，在光能穿過一透明基板之一實施方案中，光伏打電池100可藉由將TCO之一第一或前電極層103沈積在一基板上而形成。該基板層及該透明導電氧化層103可形成可由製造商提供至在上面隨後沈積一光伏打作用層101之一實體之一基板堆疊。在已沈積光伏打作用層101後，一第二電極層102可沈積在光伏打作用材料101之層上。可使用沈積技術(包含物理氣相沈積技術、化學氣相沈積技術(例如，電漿增強型化學氣相沈積及/或電化學氣相沈積技術)等)來沈積該等層。薄膜光伏打電池可包含非晶、單晶或多晶材料，例如矽、薄膜非晶矽、CIS、CdTe或CIGS。薄膜光伏打電池促成小的裝置排放及製造程序之可擴展性。
圖1B係示意地圖解說明包含一沈積薄膜光伏打作用材料之一光伏打電池之一實例之一橫截面圖之一方塊圖之一實例。光伏打電池110包含光可穿過其之一玻璃基板層111。 一第一電極層112、一光伏打作用層101(展示為包含非晶矽)及一第二電極層113沈積在玻璃基板111上。第一電極層112可包含一透明導電材料，例如ITO。如所圖解說明，第一電極層112及第二電極層113將薄膜光伏打作用層101夾置在其等之間。圖解說明之光伏打作用層101包含一非晶矽層。如在此項技術中已知，用作一光伏打材料之非晶矽可包含一或多個二極體接面。此外，一非晶矽光伏打層或多個非晶矽光伏打層可包含一p-i-n接面，其中一純質矽層101c夾置在一p摻雜層101b與一n摻雜層101a之間。一p-i-n接面可具有比一p-n接面更高的效率。在一些其他實施方案中，光伏打裝置110可包含多個接面。
光伏打電池可包含安置在該等電池之前表面上且電連接至光電流產生基板材料之一導體網。該等導體可為形成在一光伏打裝置(包含薄膜光伏打裝置)之光伏打材料上之電極，或該等導體可為將個別裝置連接在一起使之成為一模組及/或陣列之突片(帶狀物)。進入一光伏打作用材料之光子貫穿該材料(唯上覆導體下方之陰影區除外)產生載子。帶負電及帶正電之載子(分別為電子及電洞)一旦產生即可在該等載子因基板缺陷而被捕獲前行進僅一有限距離通過光伏打作用材料或復合及返回至一不帶電之中性狀態。導電載子之網可將電流實質上收集在光伏打裝置之整個表面上。載子可被貫穿光伏打裝置之表面相對緊密間隔的相對薄線路所捕獲，並且來自此等薄線路之組合電流可流動穿過一些稀疏隔開及寬度較寬的匯流排線路而至該光伏打裝 置之邊緣。
圖2A及圖2B係描繪在前側上具有反射電極之一例示性太陽能光伏打裝置之示意平面圖及等角截面圖之實例。如在圖2A中所圖解說明，一裝置120之一光入射側或前側124上之導體可包含較大的匯流排電極121及/或較小的電網線電極122。匯流排電極121亦可包含用於焊接或電連接一帶狀物或突片(未展示)之較大的墊123。電極121、122可經圖案化以減小一電子或電洞行進並到達一電極之距離同時亦允許足夠的光穿過至光伏打作用層。如在圖2B中所圖解說明，光伏打裝置120亦可包含背電極127以及安置在前電極121、122與背電極127之間的光伏打作用區或光伏打作用材料128。
圖3示意地描繪藉由一突片或帶狀物連接之兩個光伏打電池之一實例。在圖3中，藉由一突片或帶狀物140連接兩個光伏打裝置120。帶狀物140跨多個光伏打裝置120、電池、晶粒或晶圓而連接匯流排電極121或其他電極以形成光伏打模組(如在圖4中所展示)，其可藉由增加如根據本申請案所要之多個光伏打裝置120之電壓貢獻而增加輸出電壓。帶狀物140可由銅或其他高導電材料製成。此帶狀物140(如匯流排電極121或電網線電極122)可反射光，且亦可因此降低光伏打裝置120之效率。
圖4A係包含配置成一陣列156之複數個光伏打電池120之一光伏打模組150之一陣列之一示意平面圖之一實例。光伏打電池120可相似於在圖2A及圖2B中所描繪之光伏打裝 置120。在一些實施方案中，光伏打電池120之陣列156可與帶狀物(諸如圖3中之帶狀物140)電連接在一起。PV模組150可包含沿著該陣列之邊緣之至少一部分安置以支撐該陣列之一框架152。框架152可經組態以保護該陣列之邊緣以及可沿著該陣列之邊緣安置之任何電組件(例如，匯流排線路)。在一些實施方案中，該框架結構支撐該陣列且提供可連接至其他支撐結構以依相對於陽光成一所要角度定位PV模組之一強結構構件。框架152之組成可包含一或多個金屬材料(例如，鋁)或剛性非金屬材料。在一些實施方案中，該框架可經組態以提供導電匯流以將由PV模組所產生之電投送至另一導電元件及下游電裝置或系統。
如在圖4A中所圖解說明，一些實施方案可包含安置在陣列156之周邊處且在框架152與陣列156之邊緣之間的一邊界反射器154(在此亦稱作一「反射器」)。例如，可沿著配置在陣列156之外邊緣上之PV電池120之外邊緣之一部分或其整個外邊緣安置邊界反射器154。配置在陣列156之外邊緣上之PV電池120之所有外邊緣之或其一部分在本文中稱作陣列156之一邊緣153。邊界反射器154可沿著邊緣153定位且可接觸邊緣153。在一些實施方案中，邊界反射器154可定位為相鄰於邊緣153但是不與其接觸，使得在邊界反射器154與邊緣153之間存在間隙。在一些實施方案中，此間隙可填充有空氣或不吸收或最小地吸收光之另一材料。
邊界反射器154包含一反射表面，其經組態以將於陣列156之一邊緣153射出之光向回反射使之通過邊緣153並至 陣列156中。例如，已造成在陣列156中傳播且依相對小的角度(例如，依引起全內反射之角度)自該陣列中之PV電池之一或多個內部表面朝向該陣列之一邊緣反射並穿過陣列156之一邊緣153之光之至少一部分入射在一邊界反射器154之一反射表面上。該反射表面組態成一形狀(例如，凸出之形狀)，該形狀有利地重新定向已通過一PV電池之邊緣射出該陣列並返回通過該邊緣且至該陣列中藉此增加可入射在安置在陣列156中之PV材料上之光量。已射出陣列156之沿著一邊緣153之一或多個部分返回至該陣列中之重新引進之光增加最終傳播至安置在陣列156之PV電池120中之光伏打材料之光量。在一些實施方案中，邊界反射器154可包含具有一反射表面之一結構。在一些實施方案中，邊界反射器154包含另一結構上之至少一薄塗層，舉例而言，諸如陣列之一邊緣上或框架之一表面上之一塗層。
圖4B係具有形成在一光伏打裝置406之一導體404上或前方之一漫射器402之一光伏打模組400之一實施方案之一示意橫截面圖，光伏打裝置406包含一光伏打作用區407。如所圖解說明，光伏打裝置406在一光伏打模組400(與圖4A之模組150相似)中之光伏打裝置406之一陣列中。然而，漫射器402可形成在任何光伏打裝置406之導體404(諸如一個別光伏打電池)上、形成在一光伏打模組或一單體整合模組(諸如一薄膜光伏打模組)中之電池上。例如，一或多個漫射器402可安置在如在圖3中所圖解說明之帶狀物140 上。在一些實施方案中，漫射器402為一反射漫射器。漫射器402可由具有所要光學功能(舉例而言，諸如一全像光學(諸如一全像漫射器))之任何結構製成或藉由使導體404之表面變得粗糙而形成。或者，可使用諸如繞射光柵之繞射光學元件。漫射器402可為可黏附至導體404上之一漫射帶。在一些實施方案中，漫射器402可為一反射膜，諸如由美國德拉威州紐阿克(Newark,Delaware,USA)W.L.Gore & Associates公司所製造之0.5 mm GORE Diffuse Reflector Product。在一些實施方案中，對於具有在範圍400 nm至750 nm之波長之光，漫射器402可具有超過96%之一反射率。在一些實施方案中，漫射器402可具有一高朗伯(Lambertian)漫射。在一些實施方案中，漫射器402不是朗伯且反射分佈使得自該漫射器所反射出之光很可能隨後全部從表面408內部反射回。例如，相比於依與法線成小於約45°之一角度反射光，漫射器402更可能依大於約45°之一角度反射光。或者，漫射器402可包括一噴塗漫射器，諸如除將一微結構賦予給導體之外亦將噴塗白漆至該等導體上。可利用其他類型的漫射器。漫射器402可在許多不同方向上漫射光。在一些實施方案中，漫射器402可遍及180°(即，自法線至導體404之前表面成±90°)漫射光。在一些此等實施方案中，漫射器402可為一朗伯漫射器且遍及180°均勻地漫射光。在此等實施方案中，自朗伯漫射器所漫射出之一些光將不會依大於全內反射角之一角度入射在一表面408上且因此將不會重新定向至光伏打裝置。 然而，一朗伯漫射器可漫射足夠的光以依大於全內反射角之一角度入射在表面408上以相當改良一光伏打裝置之效率。由於在給定的當前技術下製造一純粹的朗伯表面可能係困難的，故在其他實施方案中，漫射器402可遍及一角度範圍(例如，在0°與90°之間或在90°與180°之間)漫射光。應瞭解許多範圍可用，但是實際的漫射器係有缺陷的。因此，經組態以例如依與法線成大於45°之角度漫射入射光之一實際的漫射器將不會依此等角度漫射所有光。應瞭解文內所提及之各種範圍指示依給定範圍外之角度漫射(反射)小於50%之峰值透射。在一些實施方案中，漫射器402可依自與法線成50°至與法線成85°一樣高之度數漫射相當量之光。在一些實施方案中，在大於全內反射角之角度之一些範圍中自漫射器402所反射出之光之強度大於依峰值強度角度(即，具有最大反射強度之角度)所反射出之光強度之70%。例如，漫射器402可大於或等於依與(光伏打裝置表面之)法線成42°至55°之範圍中之峰值強度角度所反射出之光強度之70%而反射。在一些實施方案中，在大於全內反射角之角度之一些範圍中自漫射器402所反射出之光之強度大於依峰值強度角度所反射出之光強度之50%。
如在圖4B中所圖解說明，漫射器402可允許自導體(或光伏打模組內之其他非產生電表面)所反射出之光之一些全部自表面408內部反射回。如所圖解說明，表面408形成在一防護玻璃410(諸如形成在導體402前方之一玻璃板或其他高折射率板)之空氣玻璃界面處。然而，可依其他方式 封裝裝置。如所圖解說明，光之一些部分可垂直或接近垂直於表面408反射且逸出。較佳地，漫射器402可漫射大量光使得該漫射之光接著依大於臨界角之一角度入射在表面408上。在任何情況下，甚至純粹的朗伯漫射可引起一明顯的效率改良。因此，在漫射為非朗伯且漫射器402可漫射光使得該光之一較大比例接著依大於臨界角之一角度入射在表面408上之實施方案中，甚至更大的效率改良係可能的。例如，在一些實施方案中，在法線之±10°內反射小於10%之光。
如所圖解說明，光伏打模組400包括囊封在可由乙烯醋酸乙烯酯(EVA)製成之一囊封層412中之光伏打裝置406。光伏打模組400亦包括一背片414。通常，該等層將被可由一金屬(諸如鋁)製成之一框架416環繞。然而，在各種其他實施方案中，可使用更多或更少層，且其他合適的材料亦可替換上文所提及之材料。
如上文所提及，在一些實施方案中，一光伏打模組可包含光伏打電池之一陣列，該等光伏打電池具有覆蓋該陣列之一前表面之至少一部分之一或多個漫射器。在一些實施方案中，例如，漫射器可佔有一陣列之前(例如，面向光)表面之約5%與30%之間，或作為另一實例，一陣列之前表面積之約10%與20%之間，例如約15%與30%之間。如本文所使用，該陣列之「前」表面積指代該陣列之面光表面；換言之，該陣列之表面經組態以接收入射光以用於產生電力。
圖5係展示自一單個光伏打電池之兩個不同組態(一組態不具有漫射器且一組態包含漫射器)所收集之最大電力之實驗資料之一圖表之一實例。使用具有等於一陽光在法線入射下之標準光學功率之一人造光源。圖5中之水平軸為各光伏打電池之最大電力，同時垂直軸為起因於資料分析之統計概率。具體言之，圖5展示來自不具有漫射器之五個分開的個別光伏打電池及來自具有覆蓋該電池之前表面之近似15%之漫射器之五個光伏打模組之實驗資料。如在圖5中所展示，在一些實施方案中，提供覆蓋一陣列之前表面積之近似15%之漫射器可增加中值最大電力達近似8.1%，在至少一實施方案中，其對應於短路電流中之4.9%之一改良。
圖6A係展示自兩個不同光伏打模組(一光伏打模組不具有漫射器且一光伏打模組包含漫射器)所收集之電力之模型化資料之一圖表之一實例，依相對於進入光之方向之各種角度安置該等模組。該模型採用效率為15%且面積為1之一模組。該模型亦假定漫射器為理想的朗伯漫射器。如在圖6A中所展示，包含漫射器之模組展現出當直接指向陽光時(即，依一入射角0°)及亦當例如沿著一第一軸及/或一第二軸遠離陽光傾斜時(即，依大於0°之一入射角)不具有漫射器之模組上之一改良式功率效能。應注意，在圖6A中所指示之行為關於原點對稱，且因此自依遠離法線之一負角度(諸如-10°)定向之一板所收集之電力相同於自依一對應正角度(諸如+10°)定向之一板所收集之電力。
圖6B係由虛線6B所指示之圖6A之部分之一特寫圖。圖6B圖解說明漫射器之添加實際上變更藉以達成最大電力之傾斜角度。在不具有一漫射器之一模組中，當該模組直接指向陽光時(即，當定向該模組以依一入射角0°接收太陽光線時)收集最大電力。然而，在具有一漫射器之模組中，當依與陽光成一角度偏移定向該模組時(即，當定向該模組以依大於0°之一入射角接收太陽光線時)收集最大電力。在所圖解說明之實施方案中，該模組在經定向以依一入射角4.8°接收太陽光線時達成最大電力。因此，在一些實施方案中，可藉由依與陽光成一角度偏移定向一光伏打模組而改良由該模組所達成之最大電力。在不受限於任何理論之情況下，相信任何給定漫射器之特定特性將影響藉以達成最大電力之偏移角度。
圖7係展示與不具有漫射器之一光伏打模組相比由包含漫射器之一光伏打模組依相對於具有等於一陽光之光學功率之一標準人造光源成各種角度(即，安置一光源以相對於該光伏打電池成各種入射角)所達成之增益(百分比改良)之實驗資料之一圖表之一實例。如在圖7中所展示，依一入射角0°，包含漫射器之一電池展現出8.35%之一功率增益。隨著模組(相對於陽光)之傾斜角度自0°增加至30°或更高，功率增益依一線性方式增加。換言之，當與依一給定入射角不具有漫射器之一光伏打電池相比時，對於具有漫射器安置在其上之一光伏打電池，依相同入射角之百分比改良(與在圖6A及圖6B中所展示之絕對值改良對比)增加。 如可自圖7瞭解，在一光伏打模組或板中提供漫射器可改良一光伏打模組(諸如一固定光伏打模組或一陽光追蹤光伏打模組)之電力收集。因此，在陽光追蹤光伏打模組之一些實施方案中，一或多個陽光追蹤光伏打模組可經組態以相比於習知追蹤系統較不頻繁地更新其等位置，以維持在一天之一較大部分期間太陽光線依一非零入射角。
習知太陽能板系統依相對於陽光成一固定角度安裝或可整天移動以追蹤陽光之位置。此等可移動系統亦稱作「追蹤」系統。一些可移動系統為單軸追蹤器。單軸追蹤器具有充當一旋轉軸之一自由度。單軸追蹤器之旋轉軸可沿著正北子午線而對準。可能在任何主要方向上以演進式追蹤演算法對準單軸追蹤器。存在單軸追蹤器之若干共同實施方案。此等實施方案包含水平單軸追蹤器(HSAT)、垂直單軸追蹤器(VSAT)、傾角單軸追蹤器(TSAT)及極軸對準單軸追蹤器(PASAT)。當模型化效能時，模組相對於追蹤器軸之定向係重要的。
一水平單軸追蹤器之旋轉軸相對於地面平行。簡單的幾何學意指使追蹤器相對於彼此適當定位僅需要保持所有者旋轉軸彼此平行。適當的間隔可最大化能量產生對成本之比率，此取決於當地地形及陰影條件及產生之能量之時刻值。水平追蹤器可具有平行於旋轉軸所定向之模組之表面。隨著一模組追蹤，掃測出圍繞旋轉軸可旋轉地對稱之一圓柱體。垂直單軸追蹤器之旋轉軸相對於地面垂直。此等追蹤器在一天之過程期間自西向東旋轉。在比水平軸追 蹤器高之緯度下，此等追蹤器更有效。垂直單軸追蹤器可具有依相對於旋轉軸成一角度所定向之模組之表面。隨著一模組追蹤，掃測出圍繞旋轉軸可旋轉地對稱之一圓錐。
雙軸追蹤器具有充當旋轉軸之兩個自由度。此等軸通常彼此垂直。相對於地面固定之軸可被視為一主軸。參考該主軸之軸可被視為一副軸。存在雙軸追蹤器之若干共同實施方案。該等實施方案可藉由其等主軸相對於地面之定向而進行分類。兩個共同實施方案為尖端傾角雙軸追蹤器(tip-tilt dual axis tracker；TTDAT)及方位角仰角雙軸追蹤器(azimuth-altitude dual axis tracker；AADAT)。當模型化效能時，模組相對於追蹤器軸之定向係重要的。雙軸追蹤器通常具有平行於副旋轉軸所定向之模組。
一尖端傾角雙軸追蹤器使其主軸平行於地面。副軸接著通常垂直於該主軸。追蹤器可共用一尖端傾角雙軸追蹤器之主旋轉軸之端處之支柱以降低安裝成本。尖端傾角雙軸追蹤器之現場佈置係非常靈活的。簡單的幾何學意指使追蹤器相對於彼此適當定位追蹤器僅需要保持所有者旋轉軸彼此平行。尖端傾角雙軸追蹤器之旋轉軸可沿著正北子午線或緯度之東西方向線而對準。可能在任何主要方向上以演進式追蹤演算法對準雙軸追蹤器。一方位角仰角雙軸追蹤器使其主軸垂直於地面。副軸接著通常垂直於該主軸。
通常，為了最大化在一年之過程期間一固定系統之總電力收集，定向固定系統以面向正南方(或正北方，在南半球中)，且基於依基於緯度所選擇之一固定角度傾斜。圖 8A係一固定系統之一實例，且展示依一固定傾斜角度面向南方(即，具有一方位角180°)之一太陽能板。
習知追蹤系統通常經組態以使板直接指向陽光，或至少緊密地追蹤陽光之位置達一天之至少一大部分，使得太陽光線在該(等)板上之入射角儘可能接近非零。圖8B係一傾角單軸追蹤系統之一實例且展示面向南方之一太陽能板(其旋轉軸在南北平面中延伸)，使得該板可整天追蹤陽光之方位角。圖8C係一雙軸追蹤系統之一實例且展示面向南方之具有一第一水平旋轉軸及一第二垂直旋轉軸之一太陽能板。該板可圍繞該第一軸及該第二軸移動以維持該板整天直接指向陽光。
圖9A至圖9D係展示在一年之各天期間在各種地理位點處陽光之路徑之圖表之實例。對於各圖表中之各點，(如由圓20°、40°、60°等所指示之)對中心之徑向距離代表在一特定時間陽光之仰角，且(如由徑向線0°、30°、60°、90°等所指示之)角位置代表在相同時間陽光之方位角。圖9A展示夏威夷州火奴魯魯(Honolulu,Hawaii)在夏至(線902)、在春分及秋分(線904)及在冬至(線906)時陽光之路徑。圖9B展示加利福尼亞州聖荷西(San Jose,California)在夏至(線912)、在春分及秋分(線914)及在冬至(線916)時陽光之路徑。圖9C展示華盛頓州西雅圖(Seattle,Washington)在夏至(線922)、在春分及秋分(線924)及在冬至(線926)時陽光之路徑。圖9D展示阿拉斯加州費爾班克斯(Fairbanks,Alaska)在夏至(線932)、在春分及秋分(線 934)及在冬至(線936)時陽光之路徑。在此等圖表之各者中，對於各天，沿著180°之點指示在正午陽光之仰角。如上文所述，習知陽光追蹤系統設計成儘可能多地整天朝向陽光直接定向其等太陽能板，即，以在給定該系統之追蹤能力下儘可能緊密地追蹤陽光路線(見圖9A至圖9D)。換言之，由於陽光之方位角及仰角整天變更，故習知系統設計成儘可能緊密地匹配此等角度之一者或兩者。
然而，在一些實施方案中，一陽光追蹤系統可設計成維持在板之定向與空中之陽光之位置之間存在一偏移。換言之，一追蹤系統可經組態以沿循自如在圖9A至圖9D中所展示之陽光路線偏移之一路徑。例如，一追蹤系統可經組態以沿循自如在圖9A至圖9D中所展示之陽光路線徑向偏移之一路徑(例如，整天儘可能緊密地追蹤陽光之方位角，同時對於各給定方位角依高於或低於陽光之仰角之一仰角定向板之一路經)。作為另一實例，一追蹤系統可經組態以沿循自如在圖9A至圖9D中所展示之陽光路線暫時偏移之一路徑(例如，儘可能緊密地追蹤陽光之仰角，同時對於各給定仰角依高於或低於陽光之方位角之一方位角定向板之一路經)。在一些實施方案中，可使用方位角偏移及仰角偏移之一組合以利用起因於依與陽光成一偏移角度定向具有漫射器之一PV板之電力增加。
在一些實施方案中，一追蹤PV系統可經組態以維持其PV板在圍繞一板之法線之一圓錐內。圖10A係圖解說明根據此類實施方案之圍繞一太陽能板之法線之一圓錐之一示 意圖式之一實例。如在圖10A中所展示，一板200具有界定一法線202之一般呈平面之表面。例如如本文所述，該板可移動(例如，圍繞一或多個軸)以追蹤陽光之位置。然而，與更新板200之位置以維持法線202直接瞄準陽光之習知系統對比，實施方案可基於在該板上陽光入射角是否落在圍繞法線202成一角度θC之一圓錐204內而更新板200之位置。角度θC可例如為至少3°、至少4°、至少5°、至少6°、至少7°、至少8°、至少9°、至少10°、至少12°、至少15°、至少20°、至少25°、至少30°、至少40°、至少50°、至少60°或在由此等角度之任何者所界定之一範圍內。
在其他實施方案中，一追蹤PV系統可經組態以維持其PV板在由圍繞一板之法線之第一圓錐及第二圓錐所界定之一區內。圖10B係圖解說明根據此類實施方案之由圍繞太陽能板200之法線202之第一圓錐及第二圓錐所界定之一區之一示意圖式之一實例。在圖10B中，一板200具有界定一法線202之一般呈平面之表面。例如如本文所述，板200可移動(例如，圍繞一或多個軸)以追蹤陽光之位置。然而，與更新板200之位置以維持法線202直接瞄準陽光之習知系統對比，實施方案可基於在該板上陽光入射角是否落在由圍繞法線202之第一圓錐212、第二圓錐214所界定之一區210內而更新板200之位置。第一圓錐212可為圍繞法線202之一角度θ1之一圓錐。第二圓錐214可為圍繞法線202之一角度θ2之一圓錐。角度θ2可大於角度θ1。在一些實施方案中，角度θ1可例如為至少3°、至少4°、至少5°、至少6°、 至少7°、至少8°、至少9°、至少10°或在由此等角度之任何者所界定之一範圍內。在一些實施方案中，角度θ2可例如為至少5°、至少6°、至少7°、至少8°、至少9°、至少10°、至少12°、至少15°、至少20°、至少25°、至少30°或在由此等角度之任何者所界定之一範圍內。在一些實施方案中，角度θ1可為至少4.3°，且角度θ2可為至少5.3°；或角度θ1可為至少3.8°，且角度θ2可為至少5.8°。
圖11A至圖11C係圖解說明根據一實施方案之用於基於在一太陽能板上陽光入射角是否落在圍繞法線之一圓錐內而更新該板之位置之一方法之示意圖式之實例。如在圖11A中所展示，在清晨，在空中太陽係位於一相對低的角度，且太陽光線依小於界定圍繞法線202之圓錐之角度θC之一角度θS1入射在太陽能板200上。如在圖11B中所展示，在該天稍晚時，在空中太陽已移動至一稍微更高的角度，且太陽光線依一角度θS2入射在太陽能板200上。由於角度θS2亦小於角度θC，故太陽光線仍落在圓錐204內，且板200之位置保持與其在圖11A中之位置相同。僅當在板200上陽光入射角變得大於角度θC時(即，在圖11B中所圖解說明之時間後不久)，移動該板以相對於太陽光線重新定向圓錐204。如在圖11C中所展示，板200移動至一新位置，使得太陽光線(其可能已落在圓錐204外在圖11B中所展示之位置中)現依落在圓錐204內之一角度θS3入射在太陽能板200上。在一些實施方案中，板200可移動至角度θS3落在圓錐204之一外區中(遠離法線202)之一位置，使得在陽 光再次移動至圓錐204外前(即，在再次移動板200前)該板可儘可能長久地保持靜止。
圖12A至圖12C係圖解說明根據另一實施方案之用於基於在一太陽能板上陽光入射角是否落在由圍繞法線之第一圓錐及第二圓錐所界定之一區內而更新該板之位置之一方法之示意圖式之實例。如在圖12A中所展示，在清晨，在空中太陽係位於一相對低的角度，且太陽光線依大於界定圍繞法線202之內錐212之角度θ1且小於界定圍繞法線202之外錐214之角度θ2之一角度θS1入射在太陽能板200上。因此，如在圖12A中所圖解說明之位置中，太陽光線依落於區210內之一角度入射在板200上。如在圖12B中所展示，在該天稍晚時，在空中太陽已移動至一稍微更高的角度，且太陽光線依一角度θS2入射在太陽能板200上。由於角度θS2亦落在區210內，故板200之位置保持相同於其在圖12A中之位置。僅當在板200上陽光入射角變得落在區210外時(即，在圖12B中所圖解說明之時間後不久)，移動該板以相對於太陽光線重新定向區210。如在圖12C中所展示，板200移動至一新位置，使得太陽光線(其可能已落在區210外在圖12B中所展示之位置中)現依落在區210內之一角度θS3入射在太陽能板200上。在一些實施方案中，板200可移動至角度θS3落在區210之一外區中(遠離法線202)之一位置，使得在陽光再次移動至區210外前(即，在再次移動板200前)該板可儘可能長久地保持靜止。據此，一些組態可經組態以保持該板不會整天直接面向陽光，但是與陽光成 一偏移角度。
在一些實施方案中，更新板200之位置使得陽光入射角落在圍繞法線之一圓錐(或區)內可涉及圍繞一或多個軸移動該板。如熟習此項技術者將瞭解，如本文所述之若干追蹤板可提供成一陣列，舉例而言，諸如額定產生至少1 MW功率之一陣列。在一些實施方案中，可使用特定於安裝該板之地理位點之一查找表來判定陽光入射角。在一些實施方案中，一板(或包含多個板之一陣列)可包含一或多個光感測器或光電二極體，該一或多個光感測器或光電二極體經組態以根據本文所述之方法而感測在該(等)板上之陽光入射角且提供回饋給控制該(等)板圍繞一或多個軸之移動之一控制器。可在使陽光入射角回至該圓錐(區)內之任何方向上移動該(等)板。在一些實施方案中，在緊接在移動該(等)板前，該控制器可經組態以移動該(等)板使得該(等)板上之陽光入射角落在該圓錐(區)之一相對側上(視情況而定)，以在再次移動該(等)板前最大化陽光入射角將保持在該圓錐(區)中之時間量。
將瞭解至少對於一單軸追蹤系統，依特定傾斜角度(相對於水平線)且在特定緯度，僅可能在一天之一部分期間維持陽光入射角在一界定之圓錐(或區，視情況而定)內。在一些實施方案中，基於在一太陽能板上陽光入射角是否落在一圓錐(或區，視情況而定)內而更新該板之位置可執行達一天之至少一部分，包含中午或正午。在一些實施方案中，一天之部分可包至少4個小時、至少6個小時、至少 8個小時、至少10個小時、至少12個小時或更多。應瞭解對於單軸太陽能系統，在一些情況下，在一年之特定時間中之一天之特定時間，對於一給定角度θC及對於一給定傾斜角度，在一給定位點處，入射太陽光可始終在圓錐204外，且在此等情況下，可依改良由板200(若板200靜止)所產生之電力之一方式整天更新板200。例如，若角度θC設定得相對窄(例如，10°)，則在夏天及/或冬天期間之一天中有許多時間(例如)入射陽光輻射在圓錐204外且不可能重新定向板200使得陽光輻射可在該圓錐內。由此，在一些實施方案中，在一年之不同時間，θC可程式化為不同值。即，在一些實施方案中，控制板200或板(諸如板200)之一陣列之系統可經組態以具有取決於一年之某時間之θC之兩個或兩個以上不同值。在一些實施方案中，程式化θC使在冬天及/或夏天之θC大於在秋天及/或春天之θC。
圖13A及圖13B係圖解說明根據一些實施方案之用於用一光伏打板產生電力之方法之程序圖之實例。如在圖13A中所展示，一方法300包含在方塊302處提供一光伏打板。該光伏打板可具有例如如本文所述之任何合適的組態。該光伏打板可具有一光接收表面積，該光接收表面積之至少一部分形成界定一法線之一平面。在方塊304處，可基於在該板上陽光入射角是否落在由圍繞該板之一法線之一圓錐內而更新該板之位置。若在該板上陽光入射角落在該圓錐內，則該板可保持靜止，如在方塊306中所圖解說明。若在該板上陽光入射角不落在該圓錐內，則可移動該板使 得該陽光入射角落在該圓錐內，如在方塊348中所圖解說明，如在方塊308中所圖解說明。
如在圖13B中所展示，一方法340包含在方塊342處提供一光伏打板。該光伏打板可具有例如如本文所述之任何合適的組態。該光伏打板可具有一光接收表面積，該光接收表面積之至少一部分形成界定一法線之一平面。在方塊344處，可基於在該板上陽光入射角是否落在由圍繞該板之一法線之兩個圓錐所界定之一區內而更新該板之位置。若陽光入射在該板上之角度落在該區內，則該板可保持靜止，如在方塊346中所圖解說明。若陽光入射在該板上之角度不落在該區內，則可移動該板使得該陽光入射之角度落在該區內，如在方塊348中所圖解說明。在方塊346及/或方塊348後，程序可返回至可再次估計陽光入射角度之方塊344。在一些實施方案中，在一天之至少一部分期間(包含正午)該程序可循環執行方塊344、346及/或348。在一些實施方案中，在一天之一部分(包含至少4個小時、至少6個小時、至少8個小時、至少10個小時、至少12個小時或更多)期間，該程序可循環執行方塊344、346及/或348。
圖14展示圖解說明根據一實施方案之一陽光追蹤系統之一系統方塊圖之一實例。如在圖14中所展示，一陽光追蹤系統360包含一或多個太陽能板200，該一或多個太陽能板200之各者可圍繞一或多個軸移動。陽光追蹤系統360亦可包含一控制系統370。控制系統370可包含經組態以控制一或多個板200之移動之一控制器362。控制器362可連接至 一處理器364，處理器364接收關於陽光入射角之輸入368，且處理該輸入以判定控制器362之移動控制資訊。輸入368可為例如來自安置在一或多個板200上之一或多個感測器之回饋，或來自特定於安裝板200之地理位置之一查找表之資訊。處理器364可包含一微處理器、CPU或邏輯單元以控制控制器362之操作。控制系統370可經組態以在一天之一部分期間間歇地(例如，依5、10、15或20分鐘間隔)或連續地處理輸入368。控制系統370亦可經組態以僅當輸入368指示陽光入射角在圍繞板200之一法線之一指定圓錐或區(視情況而定)外時實現板200之移動，如例如分別在圖11A至圖11C及圖12A至圖12C中所圖解說明。
結合本文所揭示之實施方案所述之各種闡釋性邏輯、邏輯區塊、模組、電路及演算法步驟可實施為電子硬體、電腦軟體或兩者之組合。硬體及軟體之可交換性大體上已關於功能性而描述且在上文所述之各種闡釋性組件、區塊、模組、電路及步驟中闡釋。是否在硬體或軟體中實施此功能性取決於在總系統上所強加之特定應用及設計限制。
用於實施結合本文所揭示之態樣所述之各種闡釋性邏輯、邏輯區塊、模組及電路之硬體及資料處理設備可用一通用單晶片或多晶片處理器、一數位信號處理器(DSP)、一特定應用積體電路(ASIC)、一場可程式化閘陣列(FPGA)或其他可程式化邏輯裝置、離散閘或電晶體邏輯、離散硬體組件或設計成執行本文所述之功能之其任何組合來實施或執行。一通用處理器可為一微處理器或任何習知處理 器、控制器、微處理器或狀態機。一處理器亦可實施為計算裝置之一組合(例如，一DSP及一微處理器之一組合)、複數個微處理器、結合一DSP核心之一或多個微處理器或任何其他此類組態。在一些實施方案中，特定步驟及方法可由特定於一給定功能之電路來執行。
在一或多項態樣中，可在硬體、數位電子電路、電腦軟體、韌體(包含在本說明書中所揭示之結構及其結構等效物)或在其任何組合中實施所述功能。在本說明書中所述之標的之實施方案可實施為一或多個電腦程式，即，在一電腦儲存媒體上編碼以由資料處理設備來執行或控制資料處理設備之操作之電腦程式指令之一或多個模組。
若在軟體中實施，則功能可儲存在一電腦可讀取媒體上或在一電腦可讀取媒體上傳輸作為一或多個指令或程式碼。本文所揭示之一方法或演算法之步驟可在可常駐在一電腦可讀取媒體上之一處理器可執行軟體模組中實施。電腦可讀取媒體包含電腦儲存媒體及通信媒體(其包含可能將一電腦程式自一地點傳送至另一地點之任何媒體)兩者。一儲存媒體可為可由一電腦存取之任何可用媒體。通過舉例且非限制，此類電腦可讀取媒體可包含RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其他光碟媒體、磁碟儲存裝置或其他磁性儲存裝置或可用於儲存依指令或資料結構之形式且可由一電腦存取之所要程式碼之任何其他媒體。且，任何連接可恰當地稱為一電腦可讀取媒體。如本文所使用之磁碟及碟片包含光碟片(compact disc；CD)、雷射 碟片、光學碟片(optical disc)、數位多功能碟片(DVD)、軟碟及藍光碟片，其中磁碟通常磁性地重現資料，同時磁碟片用雷射光學地重現資料。上文裝置之組合亦應包含在電腦可讀取媒體之範疇內。此外，一方法或演算法之操作可屬於可併入一電腦程式產品中之一機器可讀取媒體及電腦可讀取媒體上之程式碼及指令之一或多個組合或集。
熟習此項技術者可容易明白在本揭示內容中所述之實施方案之各種修改及本文所定義之一般原理可在不背離本揭示內容之精神或範疇內之情況下應用於其他實施方案。因此，申請專利範圍並非意欲於限於本文所展示之實施方案，且符合與本文所揭示之揭示內容、原理及新穎特徵一致之最寬範疇。字彙「例示性」在本文中專門用於意指「用作一實例、例項或闡釋」。在本文中描述為「例示性」之實施方案並不一定解釋為佳於或優於其他實施方案。此外，一般技術者將容易明白術語「上」及「下」有時用於方便描述圖，且指示對應於一正確定向頁上之圖之定向之相對位置，且不可反映出如所實施之光伏打電池之正確定向。
在分開的實施方案之背景下在本說明書中所述之特定特徵亦可在一單個實施方案中組合地實施。相反，在一單個實施方案之背景下所述之各種特徵亦可在多個實施方案中分開地或在任何合適的子組合中實施。此外，儘管特徵可在上文描述為在特定組合中起作用且最初甚至如此主張，但是在一些情況下，來自一主張之組合之一或多個特徵可 自該組合刪去，且該主張之組合可旨在一子組合或一子組合之變動。
相似地，雖然在圖式中依一特定次序描繪操作，但是此不應瞭解為需要依展示之特定次序或依循序次序執行此等操作或執行所有闡釋之操作以達成所要結果。此外，圖式可示意地描繪依一流程圖形式之一或多個例示性程序。然而，其他未描繪之操作可併入示意闡釋之例示性程序中。例如，可在闡釋之操作之任何者前、在該等操作後、與該等操作同時或在該等操作期間執行一或多個額外操作。在特定境況下，多重任務執行及並行處理可係有利的。此外，在上文所述之實施方案中之各種系統組件之分開不應瞭解為在所有實施方案中需要此分開，且應瞭解所述程式組件及系統通常可一起整合在一單個軟體產品中或封裝至多個軟體產品中。此外，其他實施方案在下文申請專利範圍之範疇內。在一些情況下，在申請專利範圍中所列之動作可依一不同次序執行且仍達成所要結果。
100‧‧‧光伏打電池
101‧‧‧光伏打作用區/光伏打作用層
101a‧‧‧n型半導體材料
101b‧‧‧p型半導體材料
101c‧‧‧純質矽層
102‧‧‧電極
103‧‧‧電極
104‧‧‧抗反射(AR)塗層
105‧‧‧外部電路
106‧‧‧燈泡
110‧‧‧光伏打電池
111‧‧‧玻璃基板
112‧‧‧第一電極層
113‧‧‧第二電極層
120‧‧‧光伏打裝置
121‧‧‧前電極
122‧‧‧前電極
123‧‧‧墊
124‧‧‧光入射側或前側
127‧‧‧背電極
128‧‧‧光伏打作用區/光伏打作用材料
140‧‧‧突片/帶狀物
150‧‧‧光伏打模組
152‧‧‧框架
153‧‧‧邊緣
154‧‧‧邊界反射器
156‧‧‧陣列
200‧‧‧太陽能板
202‧‧‧法線
204‧‧‧圓錐
210‧‧‧區
212‧‧‧第一圓錐
214‧‧‧第二圓錐
360‧‧‧陽光追蹤系統
362‧‧‧控制器
364‧‧‧處理器
368‧‧‧輸入
370‧‧‧控制系統
400‧‧‧光伏打模組
402‧‧‧漫射器
404‧‧‧導體
406‧‧‧光伏打裝置
407‧‧‧光伏打作用區
408‧‧‧表面
410‧‧‧防護玻璃
412‧‧‧囊封層
414‧‧‧背片
416‧‧‧框架
圖1A係包含p-n接面之光伏打電池之實施方案之橫截面之實例。
圖1B係示意地圖解說明包含沈積薄膜光伏打作用材料之光伏打電池之實例之橫截面圖之方塊圖之實例。
圖2A及圖2B係描繪在前側上具有反射電極之例示性太陽能光伏打裝置之示意平面圖及等角截面圖之實例。
圖3示意地描繪被突片或帶狀物連接之兩個光伏打電池 之實例。
圖4A係光伏打模組中之光伏打電池陣列之示意平面圖之實例。
圖4B係具有形成在模組中之光伏打電池陣列內之光伏打電池中之導體上或在該導體前方之漫射器之光伏打裝置之示意橫截面圖之實例。
圖5係展示自光伏打模組之兩個不同組態(一組態不具有漫射器且一組態包含漫射器，兩個組態直接瞄準陽光)所收集之最大電力之實驗資料之圖表之實例。
圖6A係展示隨著在兩個不同光伏打模組(一光伏打模組不具有漫射器且一光伏打模組包含漫射器)上陽光入射角變更自該等模組所收集之電力之模型化資料之圖表之實例。
圖6B係由虛線6B所指示之圖6A之部分之特寫圖。
圖7係展示與不具有漫射器之光伏打模組相比由包含漫射器之光伏打模組依相對於陽光成各種傾斜角度所達成之增益之實驗資料之圖表之實例。
圖8A至圖8C係分別圖解說明固定太陽能板、單軸追蹤板及雙軸追蹤板之示意圖式之實例。
圖9A至圖9D係展示在一年之各日在各種地理位點處陽光之路徑之圖表之實例。
圖10A係圖解說明根據實施方案之圍繞太陽能板之法線之圓錐之示意圖式之實例。
圖10B係圖解說明根據另實施方案之由圍繞太陽能板之 法線之第一圓錐及第二圓錐所界定之區之示意圖式之實例。
圖11A至圖11C係圖解說明根據實施方案之用於基於在太陽能板上陽光入射角是否落在圍繞法線之圓錐內而更新該板之位置之方法之示意圖式之實例。
圖12A至圖12C係圖解說明根據另實施方案之用於基於在太陽能板上陽光入射角是否落在由圍繞法線之第一圓錐及第二圓錐所界定之區內而更新該板之位置之方法之示意圖式之實例。
圖13A及圖13B係圖解說明根據一些實施方案之用於用光伏打板產生電力之方法之程序圖之實例。
圖14展示圖解說明根據實施方案之陽光追蹤系統之系統方塊圖之實例。
200‧‧‧太陽能板
202‧‧‧法線
204‧‧‧圓錐

Claims (28)

  1. 一種用一光伏打板產生電力之方法，該方法包括：提供該光伏打板，該光伏打板之至少一部分界定一平面，該平面界定一法線；及在一天之至少一部分期間更新該板之位置，該天之該部分包含正午，其中更新該板位置係基於陽光入射在該板上之角度是否落在由圍繞該法線成至少10°之一角度所界定之一圓錐內，使得當該陽光入射角度落在該圓錐內時，該板保持靜止，且當該陽光入射角度落在該圓錐外時，移動該板使得該陽光入射角度落在該圓錐內。
  2. 如請求項1之方法，其中更新該板位置包含：圍繞至少一第一軸旋轉該板。
  3. 如請求項2之方法，其中該第一軸在一南北平面中延伸。
  4. 如請求項2之方法，其中該第一軸在一水平方向上延伸。
  5. 如請求項2之方法，其中更新該板位置包含：圍繞一第二軸旋轉該板。
  6. 如請求項5之方法，其中該第二軸在一東西平面中延伸。
  7. 如請求項5之方法，其中該第二軸在一垂直方向上延伸。
  8. 如請求項1之方法，其中由圍繞該法線成約10°之一角度界定該圓錐。
  9. 如請求項1之方法，其中由圍繞該法線成約20°之一角度界定該圓錐。
  10. 如請求項1之方法，其中由圍繞該法線成約30°之一角度界定該圓錐。
  11. 如請求項1之方法，其中該天之該部分包含至少四個小時。
  12. 如請求項1之方法，其中該天之該部分包含至少八個小時。
  13. 如請求項1之方法，其中該天之該部分包含至少十二個小時。
  14. 如請求項1之方法，其中該光伏打板包含一或多個漫射器。
  15. 如請求項14之方法，其中該一或多個漫射器為郎伯或近郎伯漫射器。
  16. 如請求項14之方法，其中該一或多個漫射器佔有該光伏打板之一光接收表面積之至少5%。
  17. 如請求項14之方法，其中該等漫射器佔有該光伏打板之一光接收表面積之約10%與20%之間。
  18. 如請求項14之方法，其中該一或多個漫射器經組態以相比於依與該法線成小於約45°之一角度反射光，依與該法線成大於約45°之一角度反射更多光。
  19. 如請求項1之方法，其中與移動太陽能電池之一陣列使 得該陣列在陽光下直接定向達該天之該部分之一方法相比，該天之該部分所收集之一電力量增加至少3%。
  20. 一種用一光伏打板產生電力之方法，該方法包括：提供該光伏打板，該光伏打板之至少一部分界定一平面，該平面界定一法線；及在一天之至少一部分期間基於陽光入射在該板上之角度而更新該板位置，該天之該部分包含正午，其中當該陽光入射角度落在由圍繞法線軸之第一圓錐及第二圓錐所界定之一區時，該板保持靜止，且當該陽光入射角度落在該區外時，移動該板使得該陽光入射角落在該區內。
  21. 如請求項20之方法，其中由圍繞該法線成至少4.3°之一角度界定該第一圓錐，且由圍繞該法線成小於5.3°之一角度界定該第二圓錐。
  22. 如請求項20之方法，其中由圍繞該法線成至少3.8°之一角度界定該第一圓錐，且由圍繞該法線成小於5.8°之一角度界定該第二圓錐。
  23. 如請求項20之方法，其中更新該板位置包含：圍繞至少一第一軸旋轉該板。
  24. 如請求項23之方法，其中該第一軸在一南北平面中延伸。
  25. 如請求項23之方法，其中更新該板位置包含圍繞一第二軸旋轉該板。
  26. 如請求項25之方法，其中該第二軸在一東西平面中延 伸。
  27. 一種用於產生電之系統，其包括：用於將陽光輻射轉換成電之構件，該轉換構件通常在一平面中延伸，該平面界定一法線；及用於在一天之至少一部分期間更新該轉換構件之位置之構件，該天之該部分包含正午，更新該轉換構件之位置係基於陽光入射在該板上該角度是否落在由圍繞該法線成至少10°之一圓錐內使得當該陽光入射角度落在該圓錐內時，該轉換構件保持靜止，且當該陽光入射角度落在該圓錐外時，移動該轉換構件使得該陽光入射角度落在該圓錐內。
  28. 如請求項27之系統，其中由選自由圍繞該法線成10°、20°及30°組成之群組之一角度界定該圓錐。
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