太陽能模組表面層水冷卻及熱水回收性能研究

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賴瑞千(Ray-Chien Lai) 查詢紙本館藏

畢業系所

光電科學與工程學系

論文名稱

太陽能模組表面層水冷卻及熱水回收性能研究
(Research of the surface water-cooling and the water recycling methods for photovoltaic modules)

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摘要(中)

太陽能電池模組在戶外發電時，吸收太陽發出來的部分輻射，其
中大部分的光能會被轉變熱能，只有一小部分被轉為電能，這一小部
分電能還會因為溫度增加，降低發電效率，如果能同時利用太陽能產
生的光能以及熱能，將會大大提升太陽能電池系統效益。
在此研究中，利用模組表面層添加水的方式，可以降低模組的溫
度，提升模組輸出功率，而模組表面的水更可以回收利用，如此便能
有效的利用太陽能產生的電能以及熱能，在相同的單位面積下，可以
整合太陽光電以及熱水回收，提升太陽能統使用效益。
最後，以5KW的系統來看，相較於未使用本系統的發電系統，5
mm高的水冷卻系統可以提升發電量744.5 W，10 mm高的水冷卻系統
可以提升發電量656 W，而在熱水回收方面， 5 mm高的水冷卻系統
每日可回收溫度40℃的熱水為982.1公升，10 mm高的水冷卻系統每日
可回收溫度40℃的熱水為1309.4公升；換算成家用電來看，5 mm高的
水冷卻系統每日增加收益21.59度，10 mm高的水冷卻系統每日增加收
益26.77度，日積月累下，增加的收益非常可觀。

摘要(英)

When a photovoltaic module absorbs the solar radiation
in outdoor, only a portion of energy can be converted to the
electrical power and the most of the energy will become
heat. The heat can increase the temperature and decrease
the photoelectric efficiency. If the electrical power and the
thermal power can be achieved from the solar energy at the
same time, it will be greatly enhanced the photovoltaic
system efficiency.
In this study, the surface water-cooling and the water
recycling methods were applied for photovoltaic modules
to reduce the temperature of modules which can increase
the output power of the modules. Besides, the thermal
power can also be utilized by the recycled hot water. By
combining the electrical and thermal powers, the
efficiency of the photovoltaic module can be increased quite
substantially.
Finally, to compare a 5KW photovoltaic system with and
without water cooling, the 5-mm and the 10-mm surface water-cooling
methods can improve 744.5 W and 656 W of the output powers,
respectively. Besides, the recycled 40 ℃ water can be
achieved about 982.1 and 1309.4 liters daily for the 5-mm
iii
and the 10-mm surface water- cooling method, respectively. Totally,
the electrical power can be reduced for 21.59 KWH and
26.77 KWH, respectively.

關鍵字(中)

★ 太陽能模組
★ 水冷卻
★ 熱水回收

關鍵字(英)

★ photovoltaic module
★ water cooling
★ water

論文目次

中文摘要 ................................................................................................................ i
英文摘要 ............................................................................................................... ii
誌謝 ...................................................................................................................... iv
目錄 ........................................................................................................................ v
圖目錄 List of Figures ....................................................................................... vii
表目錄 List of Tables ........................................................................................... x
第一章、緒論........................................................................................................ 1
1-1 研究背景 ...................................................................................... 1
1-2 研究動機與目的 .......................................................................... 3
1-3 文獻回顧 ...................................................................................... 4
1-4 論文架構 ...................................................................................... 8
第二章、太陽能電池特性 ................................................................................. 10
2-1 太陽能電池基本原理 ................................................................ 10
2-2 太陽能電池種類 ........................................................................ 21
2-2-1 單晶矽太陽能電池 .......................................................... 23
2-2-2 多晶矽太陽能電池 .......................................................... 25
第三章、太陽能模組表面層熱水回收系統分析 ............................................. 27
3-1 太陽能模組表面層熱水回收系統分析 .................................... 27
vi
3-2 太陽能模組表面層熱水回收測試 ............................................ 29
第四章、太陽能模組表面層水冷卻之性能分析 ............................................. 31
4-1 電池參數與規格 ........................................................................ 32
4-2 I-V 量測測試條件 ....................................................................... 33
4-3 溫度對太陽能電池發電影響之理論分析 ................................ 34
4-4 太陽能模組表面層水冷卻之I-V 曲線量測特性分析 ............ 39
第五章、結果與討論 ......................................................................................... 55
5-1 實驗結論 .................................................................................... 55
5-2 太陽能模組表面層水冷卻及熱水回收系統效益 .................... 56
5-3 未來展望 .................................................................................... 58
參考文獻 .............................................................................................................. 59

參考文獻

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指導教授

陳昇暉

審核日期

2014-10-9

推文