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1、太陽能動動力機械械系統開開發製作作許育銘 周怡松松 鄧智智豪 林林勇志 屈書正正 胡海海平摘要 本實驗驗主要是是探討如如何使用用光能轉轉換成電電能進而而使機械械模組運運轉，進進一步了了解光能能的強度度與太陽陽能板所所產生電電能之效效率與光光線種類類使得機機械模組組運行的的關係，本本實驗分分兩個部部份，第第一部份份是將太太陽能板板放置在在強度不不同的光光源(本本實驗是是調整一一般日光光檯燈與與太陽能能板之距距離來改改變光源源強度)底下，觀觀測太陽陽能板所所產生的的電壓值值，再將將光源強強度的數數值與太太陽能板板所產生生的電壓壓繪圖觀觀察，測測太陽能能板的光光電轉換換的效率率呈曲型型，第二二部份是
2、是進一步步將太能能板裝置置在機械械模組上上且不能能影響機機械模組組之運轉轉，並要要使所有有太陽能能板都找找到充足足之光源源，再將將整個模模組放置置在不同同的光源源底下觀觀察他的的運轉狀狀況是否否正常，實實驗發現現動力模模組在一一般日光光燈下無無法正常常的運行行，需再再充足的的太陽光光底下才才能正常常運行。一. 緒論1.1 太陽能能原理太陽能電電池的元元件是由由半導體體構成的的，其發發電的原原理是當當太陽光光照射在在太陽能能板上，讓讓半導體體吸收00.22.44m波長長的太陽陽光，產產生電子子和電洞洞對，此此時電子子和電洞洞對會因因為p-n接面面的電場場分離成成光電壓壓，再經經由N極極電極導導線
3、傳輸輸到負載載如圖11。圖11.2太太陽能電電池的種種類 太陽能能電池通通常是以以矽作為為材料，其其中又可可以分作作三種：單結晶晶矽、多多結晶矽矽以及非非結晶矽矽。1.2.1單結結晶矽太太陽能電池單晶矽是是由多晶晶矽的在在提煉出出高純度度結晶矽矽後，在在經由加加壓而製製成的，單單晶矽就就如同是是現在的的半導體體的長晶晶程序如如圖2，使結結晶的方方向一致致，因此此他的光光電轉換換效率較較高，其其效率可可達111244%，現現在已廣廣泛應用用於太空空和陸地地上。圖21.2.2多結結晶矽太太陽能電池多晶矽太太陽能電電池是本本身含有有雜質，雜雜質多半半聚集在在結晶的的邊界，使使自由電電子和電電洞移動動
4、不易如如圖3，因因此而造造成光電電轉換效效率降低低。由於單晶晶矽太陽陽能電池池具有較較高的效效率，但但因價格格昂貴，使使得在市市場上的的發展受受到阻礙礙，相反反的多晶晶矽太陽陽能電池池，雖然然光電轉轉換效率率沒有單單晶矽的的太陽能能電池高高，可是是由於它它的成本本較低和和製作程程序較為為簡單，而而讓市場場所考量量圖31.2.3非結結晶矽太太陽能電池非晶矽太太陽能電電池的材材料是用用矽甲烷烷(SiiH4)，製製作方式式是利用用氣體激激發解離離成薄膜膜如圖44，矽甲甲烷最大大的優點點為吸光光和光導導的能力力較佳，可可是電特特性類似似於絕緣緣體。非晶矽太太陽能電電池的優優點是成成本比多多晶矽的的還要
5、便便宜，可可是它會會隨著時時間而使使光電轉轉換的效效率降低低。圖4二. 研究方法法2.1 研究設設備l 單晶矽太太陽能電電池五組組l 日光檯燈燈l 三用電錶錶l 照度計l 遙控車2.2研研究太陽陽能板本實驗所所使用的的太陽能能電池為為單晶矽矽太陽能能電池。利利用日光光檯燈來來代替太太陽光，將照度度計放置置檯燈下下以測量量照度，並並將太陽陽能板置置於檯燈燈下接上上三用電電錶，記錄所所量測到到的照度度與電壓壓，然後後再改變變檯燈的的高度，量量測出各各照度下下太陽能能板所產產生的電電壓，並並將照度度與電壓壓的關係係繪製成成曲線圖圖。2.2 製作太太陽能車車先將遙控控車的電電池拆下下用太陽陽能板代代替
6、，設設計如何何將太陽陽能板放放置在車車上，並並考慮以以何種排排列方式式以得到到充足的的照光，將太陽陽能板串串聯後接接至電源源輸入端端，然後後將完成成的太陽陽能車放放置在太太陽光下下，觀察太太陽能車車的活動動情形。三. 結果與討討論3.1太太陽能板板特性結結果由表1及及表2的的數據，製製作出的的數值曲曲線來看看，很明明顯的可可以看得得出來黑黑色的太太陽能板板(圖5)在發電電的初期期，較藍藍色的太太陽能板板(圖6)的效率率高，較較快可以以達到趨趨近平穩穩的發電電電壓，不不過最終終所測量量出來的的結果，不不管是藍藍色或黑黑色的太太陽能板板，相同同的吸收收面積下下，能產產生的最最高電壓壓幾乎一一樣是3
7、3伏特，在在日光燈燈下與太太陽光下下的電流流安培相相差甚多多。藍色太陽陽能板數數據照度(LLUX)電壓(VV)00112111.277133331.522167441.722188661.855210001.977254002.100271002.199297002.322365002.499456002.6221658803.022表1圖5黑色太陽陽能板數數據照度(LLUX)電壓(VV)00112111.277133331.522167441.722188661.855210001.977254002.100271002.199297002.322365002.499456002.62216
8、58803.022表2圖63.2 太陽能能自走車車之製作作組裝結結果在測量前前先測試試若是使使用8顆3號電池池所需的的電壓，提提供我們們確認所所需使用用的太陽陽能板片片數，完完全不使使用輔助助電力來來源，以以確定能能完全以以太陽光光來驅動動太陽能能自走車車，太陽陽能板最後擺擺放的結結果並非非以我們們盡量接接近水平平為前提提的目標標位置，但但是已達達到盡量量利用到到車體上上方的空空間。3.3 整車測測試結果果測試結果果發現了了可行性性其高，但但是，在在成功的的實驗之之下，必必須要有有幾個絕絕對的前前提條件件：1. 天氣狀況況必須“非常”良好。2. 在仰角660度至至90度的的太陽光光才能較較輕易
9、的的使太陽陽能板產產生足夠夠的電流流量來驅驅動太陽陽能自走走車。3. 太陽能自自走車的的行駛路路線不可可經過照照射不到到太陽光光的地方方。在此前提提條件之之下，其其太陽能能自走車車能夠以以正常良良好的行行駛狀態態動作。四. 結論太陽能板板的電壓壓與光度度關係分分成兩階階段，第第一階段段是線性性關係，第第二階段段類似指指數的負負次方關關係。太陽能板板的工作作效率與與太陽能能板的顏顏色有關關係，越越深的顏顏色，某某個特定定電壓值值所需要要的光度度越小，也也就是線線性區的的斜率越越大。足夠數量量的太陽陽能板在在陽光充充足之下下，串聯聯能發出出穩定之之直流電電供給車車體運作作，接上上車體以以後不需需任
10、何改改裝，只只需要足足夠的太太陽能板板產生足足夠的電電壓即可可，車軸軸拉長更更能穩定定負重太太陽能板板。五. 參考文獻獻1. 蕭德仁(19995) “提升太太陽能電電池發電電效率參參數與機機構之研研究”，正修修科技大大學機電電工程研研究所碩碩士論文文。2. 魏祥輝(19996) “太陽能能輔助電電動車效效益研究究”，中華華技術學學院機電電光研究究所碩士士學位論論文。3. 莊嘉琛(20005) “太陽能能工程-太陽能能電池篇篇”，全華華科技。4. 黃明朝，何何信賢，蔡蔡宗華，黃黃意哲，張張育誠，王王國烈(20005) “太陽陽能無線線遙控車車之研製製”，太陽陽能及新新能源學學刊，第第十卷第第二期，22頁224頁5. 中華太陽陽能聯誼誼會htttp:/wwww.sollar-i.ccom/knoow.httml