應用自由曲面於太陽能電池集光模組之光學設計

Optical Design of Solar Cell Concentrator Using Free-form Surface

吳彥亞(Yen-Ya Wu)

指導教授 ： 蔡忠佑

國立虎尾科技大學/工程學院/機械與電腦輔助工程系碩士班/碩士(2015年)

https://doi.org/10.6827/NFU.2015.00067

摘要

本研究主要是針對聚光型太陽能集光器，探討並改善其太陽能電池上能量分布均勻度。其中，主要提出一種自由曲面的設計方法，設計出新型集光器的反射鏡，此設計將改善太陽光線在電池上分佈均勻度。本研究主要利用歪斜光線追蹤法與建立精確的點資料來對自由曲面進行建模。通過上述方式分析自由曲面的邊界條件，進而獲得一組自由曲面點資料，以此進行點資料的模型建構，來改善太陽光線在電池上的能量均勻度，最後使用光學分析軟體ZEMAX進行集光器在太陽能電池上的均勻度分析模擬，為了比較亦對其他類型集光器進行模擬，其中包含一次反射式在內的聚光器以及標準拋物面集光器，其結果顯示自由曲面與其他集光器相比均勻度有顯著的改善。

關鍵字

太陽能電池 ； 集光器 ； 拋物面 ； 歪斜光線追蹤 ； 自由曲面

並列摘要

The proposed research provided a new designed concentrator to improve the light distribution on the solar cell. Note that a free-from (FF) construction method is proposed to design this new reflector. The skew ray tracing method is used to establish the FF construction method and then obtain the actual FF reflector surface. The effectiveness of the proposed FF reflectors is investigated by means of ZEMAX simulations. It is shown that the proposed FF concentrators yield a significant improvement in the irradiance uniformity compared to that achieved using other conventional concentrators.

並列關鍵字

Solar cell ； Concentrator ； Parabolic ； Skew-ray tracing ； free-form

參考文獻

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