TWI575207B - 太陽能光電系統 - Google Patents

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TWI575207B TW103109753A TW103109753A TWI575207B TW I575207 B TWI575207 B TW I575207B TW 103109753 A TW103109753 A TW 103109753A TW 103109753 A TW103109753 A TW 103109753A TW I575207 B TWI575207 B TW I575207B
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鄭代立
蘇子文
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Description

太陽能光電系統
本發明係關於一種太陽能光電系統，特別是一種具有緩衝墊的太陽能光電系統。
近年來，綠色居住環境的營造是為各國所提倡的目標，而在高度文明的世界中，由於人類活動的影響，如藉由燃燒石油產生動力的各種交通工具中皆會排放二氧化碳，使空氣中二氧化碳的含量不斷提高，並造成溫室效應日趨於嚴重，以及全球氣候暖化現象，因此現今各國不斷地積極開發可替代石油的替代能源，而一般替代能源主要可分為生質能源、風力發電或太陽能發電，其中又以太陽能發電最受到矚目，由於太陽能本身不會產生有公害、能源耗盡之問題且取得容易，因此太陽能相關產業也逐漸蓬勃發展。
然而，在高緯度地區或常發生強風的地區，太陽能模組容易因為大雪堆積或強風的影響產生彎曲變形的情況。太陽能模組彎曲變形會產生破壞太陽能模組內部的太陽能電池的內應力，進而降低太陽能電池的轉換效率及縮短太陽能電池使用壽命。因此，當太陽能模組受到外力作用時，如何在太陽能模組受到外力作用時盡可能地降低太陽能模組之最大內應力強度，進而提升太陽能電池的轉換效率及延長太陽能電池使用壽命。
本發明在於提供一種太陽能光電系統，藉以在太陽能板受到外 力作用時盡可能地降低太陽能板之最大內應力強度，進而提升太陽能電池的轉換效率及延長太陽能電池使用壽命。
本發明所揭露的太陽能光電系統，包含至少一固定架、一太陽能模組及一緩衝墊。太陽能模組位於至少一固定架上。緩衝墊位於固定架與太陽能模組之間。緩衝墊具有一凹凸曲面。凹凸曲面面向太陽能模組。
根據上述本發明所揭露的太陽能光電系統，由於緩衝墊設置於固定架與太陽能模組之間，太陽能模組朝固定架的方向彎曲時，太陽能模組會和緩衝墊接觸。當太陽能模組之背板和緩衝墊接觸時，緩衝墊會分散外力，以令太陽能模組之內應力能夠分散至內應力強度較小的部位。如此一來，緩衝墊可降低太陽能模組之最大內應力強度及平均內應力強度，進而提升太陽能光電系統的轉換效率及延長太陽能光電系統的使用壽命。
以上關於本發明內容的說明及以下實施方式的說明係用以示範與解釋本發明的原理，並且提供本發明的專利申請範圍更進一步的解釋。
10‧‧‧太陽能光電系統
100‧‧‧固定架
200‧‧‧太陽能模組
210‧‧‧玻璃
220‧‧‧太陽能電池
230‧‧‧背板
300‧‧‧夾持件
400‧‧‧結合件
500、500a、500b、500c‧‧‧緩衝墊
510、510a、510b、510c‧‧‧凹凸曲面
520、520a‧‧‧凸出段
530‧‧‧凹陷段
540‧‧‧第一凸出段
550‧‧‧第二凸出段
第1圖為根據本發明第一實施例之太陽能光電系統的立體剖面示意圖。
第2A圖為第1圖之剖面示意圖。
第2B圖為第1圖之太陽能光電系統之太陽能模組遭受外力而變形的剖面示意圖。
第2C圖為第1圖之太陽能光電系統無設置緩衝墊之模擬示意圖。
第2D圖為第1圖之太陽能光電系統有設置緩衝墊之模擬示意圖。
第3A圖為根據本發明第二實施例之太陽能光電系統的剖面示意圖。
第3B圖為第3A圖之太陽能光電系統之模擬示意圖。
第4A圖為根據本發明第三實施例之太陽能光電系統的剖面示意圖。
第4B圖為第4A圖之太陽能光電系統之模擬示意圖。
第5A圖為根據本發明第四實施例之太陽能光電系統的剖面示意圖。
第5B圖為第5A圖之太陽能光電系統之模擬示意圖。
請參照第1圖與第2A圖。第1圖為根據本發明第一實施例之太陽能光電系統的立體剖面示意圖。第2A圖為第1圖之剖面示意圖。
本實施例之太陽能光電系統10包含一固定架100、一太陽能模組200、二個夾持件300、二個結合件400及一緩衝墊500。
太陽能模組200包含一玻璃210、一太陽能電池220及一背板230。太陽能電池220疊設於玻璃210與背板230之間。背板230較玻璃210靠近固定架100。
二夾持件300分別可活動地設於固定架100。太陽能模組200夾設於夾持件300之間。
二結合件400分別穿設夾持件300及固定架100，以將太陽能模組200固定於固定架100上方。
緩衝墊500位於固定架100與太陽能模組200之間，並接觸於固定架100。緩衝墊500具有一凹凸曲面510。凹凸曲面510面向太陽能模組200之背板230，且與背板230保持一間距H。其中，緩衝墊500的材質為膠帶、矽膠或橡膠。
在本實施例中，緩衝墊500為雙峰式，進一步來說，凹凸曲面 510具有二個凸出段520，且二個凸出段520位於凹凸曲面510之相對兩端。而凹凸曲面510的曲面方程式為：y=-E-15 x 6+4E-12 x 5-6E-9 x 4+6E-6 x 3-0.0025x 2+0.439x-0.0593 (1)
在本實施例及其他實施例中，緩衝墊500具有相對二端緣。緩衝墊500之二端緣分別與二夾持件300保持一距離D。距離D介於4.5mm與5mm。
請參閱第2B圖。第2B圖為第1圖之太陽能光電系統之太陽能模組遭受外力而變形的剖面示意圖。
由於緩衝墊500設置於固定架100與太陽能模組200之間，故太陽能模組200在外力F作用下朝固定架100的方向彎曲時，太陽能模組200之背板230會和雙峰式緩衝墊500接觸。當太陽能模組200之背板230和雙峰式緩衝墊500接觸時，雙峰式緩衝墊500會全面均勻分散外力，以令太陽能模組200之內應力能夠分散至外力作用點周邊內應力強度較小的部位。
分別將無設置緩衝墊500之太陽能光電系統與本實施例設置有雙峰式緩衝墊500之太陽能光電系統10進行電腦模擬。其模擬結果請參閱第2C圖與第2D圖。第2C圖為第1圖之太陽能光電系統無設置緩衝墊之模擬示意圖。第2D圖為第1圖之太陽能光電系統有設置緩衝墊之模擬示意圖。如第2C圖所示，無設置緩衝墊500之太陽能光電系統10之背板230之最大內應力發生在靠近四個角落處，其最大內應力強度為55-60MPa，而背板之平均內應力強度為45-50MPa。反觀，如第2D圖所示，設置有雙峰式緩衝墊500之太陽能光電系統10之背板230產生最大內應力的位置自背板230之四個角落略為內移，且其最大應力強度降為45MPa，以及背板230之平均內應力強度降為30-40MPa。
從電腦模擬數據可知，雙峰式緩衝墊500的設置將可有效降低太陽能模組200之最大內應力強度以及平均內應力強度，進而提升太陽能光電系統10的轉換效率及延長太陽能光電系統10的使用壽命。
本實施例之緩衝墊500設置於固定架100與太陽能模組200之間除了有上述優點之外，更有(1)結構簡單，易製造；(2)成本低廉(膠帶、矽膠或橡膠)；(3)藏於固定架100與太陽能模組200之間，故不會影響太陽能光電系統10之外觀及散熱效果等優點。
上述緩衝墊500的形狀並不限於雙峰式，在其他實施例中，緩衝墊500的形狀也可以是其它幾何形狀。請參閱第3A圖。第3A圖為根據本發明第二實施例之太陽能光電系統的剖面示意圖。
本實施例與上述實施例的主要差異在於緩衝墊500a為單峰式。進一步來說，緩衝墊500a之凹凸曲面510a具有一凸出段520a，且凸出段520a位於凹凸曲面510a之中央位置。而凹凸曲面510a的曲面方程式為：y=6E-11 x 4-E-7 x 3-2E-5 x 2+0.0635x+10.048 (2)
將本實施例設置有單峰式緩衝墊500a之太陽能光電系統10進行電腦模擬。其模擬結果請參閱第3B圖。第3B圖為第3A圖之太陽能光電系統之模擬示意圖。如第3B圖所示，設置有單峰式緩衝墊500a之太陽能光電系統10之背板230產生最大內應力的位置自背板230之四角落移至下玻璃之相對兩端，且本實施例之太陽能光電系統10之背板230之最大內應力強度為45MPa(小於55MPa)，而背板230之平均內應力強度為35-40MPa(小於45MPa)。
請參閱第4A圖。第4A圖為根據本發明第三實施例之太陽能光電系統的剖面示意圖。
本實施例與上述實施例的主要差異在於緩衝墊500b為單凹式，也就是說，緩衝墊500b之凹凸曲面510b具有一凹陷段530，且凹陷段530位於凹凸曲面510b之中央位置。更進一步來說，凹凸曲面510b的曲面方程式為：y=3E-15 x 6-8E-12 x 5+7E-9 x 4-3E-6 x 3+0.0002x 2-0.0174x+25.982 (3)
將本實施例設置有單凹式緩衝墊500b之太陽能光電系統10進行電腦模擬。其模擬結果請參閱第4B圖。第4B圖為第4A圖之太陽能光電系統之模擬示意圖。如第4B圖所示，設置有單凹式緩衝墊500b之太陽能光電系統10之下玻璃產生最大內應力的位置自背板230之四角落略為內移，且本實施例之太陽能光電系統10之下玻璃之最大內應力強度為45MPa(小於55MPa)，而背板230之平均內應力強度為35-40MPa(小於45MPa)。
請參閱第5A圖。第5A圖為根據本發明第四實施例之太陽能光電系統的剖面示意圖。
本實施例與上述實施例的主要差異在於緩衝墊500c為三峰式。進一步來說，緩衝墊500c之凹凸曲面510c之凸出段520的數量為三個。詳細來說，凹凸曲面510c具有二第一凸出段540及一第二凸出段550。二第一凸出段540分別位於凹凸曲面510c之相對兩端，第二凸出段550位於二第一凸出段540之間。並且第一凸出段540凸出於固定架100之高度大於第二凸出段550凸出於固定架100之高度。而凹凸曲面510c之半邊曲面方程式為：y=-6E-11 x 5+7E-8 x 4-3E-5 x 3+0.0029x 2+0.1047x+2E-9 (4)
其中，上述曲面方程式(1)~(4)中之x為x軸座標值，y為y軸座標值，E為科學記號，代表10為底的指數。例如：0.0000001=E-7=10-7。
將本實施例設置有三峰式緩衝墊500之太陽能光電系統10進行 電腦模擬。其模擬結果請參閱第5B圖。第5B圖為第5A圖之太陽能光電系統之模擬示意圖。如第5B圖所示，設置有三峰式緩衝墊500c之太陽能光電系統10之背板230產生最大內應力的位置自背板230之四角落略為內移，且本實施例之太陽能光電系統10之背板230之最大內應力強度為40MPa(小於55MPa)，而背板230之平均內應力強度為25-35MPa(小於45MPa)。
比較上述各實施例之模擬數據與無設置緩衝墊500c之太陽能光電系統10，三峰式緩衝墊500c具有較佳之內應力分散能力(與無設置緩衝墊500c之太陽能光電系統10相比，設置有三峰式緩衝墊500c之太陽能光電系統10之平均內應力強度最大衰減比例達22%以及較佳之降低內應力強度之能力(與無設置緩衝墊500c之太陽能光電系統相比，設置有三峰式緩衝墊500c之太陽能光電系統10之最大內應力強度最大衰減比例達27%。
根據上述本發明所揭露的太陽能光電系統，由於緩衝墊設置於固定架與太陽能模組之間，太陽能模組朝固定架的方向彎曲時，太陽能模組會和緩衝墊接觸。當太陽能模組之背板和緩衝墊接觸時，緩衝墊會分散外力，以令太陽能模組之內應力能夠分散至外力作用點周邊內應力強度較小的部位。如此一來，緩衝墊可降低太陽能模組之最大內應力強度及平均內應力強度，進而提升太陽能光電系統的轉換效率及延長太陽能光電系統的使用壽命。
雖然本發明的實施例揭露如上所述，然並非用以限定本發明，任何熟習相關技藝者，在不脫離本發明的精神和範圍內，舉凡依本發明申請範圍所述的形狀、構造、特徵及數量當可做些許的變更，因此本發明的專利保護範圍須視本說明書所附的申請專利範圍所界定者為準。
10‧‧‧太陽能光電系統
100‧‧‧固定架
200‧‧‧太陽能模組
210‧‧‧玻璃
220‧‧‧太陽能電池
230‧‧‧背板
300‧‧‧夾持件
400‧‧‧結合件
500‧‧‧緩衝墊
510‧‧‧凹凸曲面
520‧‧‧凸出段

Claims (13)

  1. 一種太陽能光電系統，包含：至少一固定架；一太陽能模組，位於該至少一固定架上；以及一緩衝墊，位於該固定架與該太陽能模組之間，該緩衝墊具有一凹凸曲面，面向該太陽能模組；其中該凹凸曲面與該太陽能模組保持一間距，且該太陽能模組朝該固定架的方向彎曲時，該太陽能模組會和該緩衝墊接觸。
  2. 如請求項1所述之太陽能光電系統，更包含二夾持件，設於該固定架，該太陽能模組夾設於該二夾持件之間。
  3. 如請求項2所述之太陽能光電系統，其中該緩衝墊具有相對二端緣，該二端緣分別與該二夾持件保持一距離，該距離介於4.5mm與5mm。
  4. 如請求項2所述之太陽能光電系統，更包含二結合件，穿設該二夾持件及該固定架。
  5. 如請求項1所述之太陽能光電系統，其中該緩衝墊接觸於該固定架，該凹凸曲面具有至少一凸出段。
  6. 如請求項5所述之太陽能光電系統，其中該至少一凸出段的數量為一個，該凸出段位於該凹凸曲面之中央位置。
  7. 如請求項6所述之太陽能光電系統，該凹凸曲面的曲面方程式為：y=6E-11 x 4-E-7 x 3-2E-5 x 2+0.0635x+10.048。
  8. 如請求項5所述之太陽能光電系統，其中該至少一凸出段的數量為二個，該二凸出段位於該凹凸曲面之相對兩端。
  9. 如請求項8所述之太陽能光電系統，該凹凸曲面的曲面方程式為：y=-E-15 x 6+4E-12 x 5-6E-9 x 4+6E-6 x 3-0.0025x 2+0.439x-0.0593。
  10. 如請求項5所述之太陽能光電系統，其中該至少一凸出段的數量為三個，該三凸出段分別位於該凹凸曲面之相對兩端及中央位置。
  11. 如請求項10所述之太陽能光電系統，該凹凸曲面的半邊曲面方程式為：y=-6E-11 x 5+7E-8 x 4-3E-5 x 3+0.0029x 2+0.1047x+2E-9。
  12. 如請求項1所述之太陽能光電系統，其中該緩衝墊接觸於該固定架，該凹凸曲面具有一凹陷段，位於該凹凸曲面之中央位置。
  13. 如請求項12所述之太陽能光電系統，該凹凸曲面的曲面方程式為：y=3E-15 x 6-8E-12 x 5+7E-9 x 4-3E-6 x 3+0.0002x 2-0.0174x+25.982。
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