太陽光模擬系統之設計與製作

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姓名

王柏閔(Bo-min Wang) 查詢紙本館藏

畢業系所

光機電工程研究所

論文名稱

太陽光模擬系統之設計與製作

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摘要(中)

近年來太陽能產業的快速發展，在太陽能電池及光電測試方面的研究也日漸升溫，但是太陽光模擬器在市場的價格、配件成本高昂，導致價格一直居高不下，進口太陽光模擬器要上百萬，昂貴的價格使得一般研究所實驗室無法負擔，本系統可以避免昂貴設備成本與高製造技術等問題。
國際組織IEC(International Electro Technical Commission)根據三項特性對不同的太陽光模擬器之等級劃分，此內容包括太陽光模擬器所需符合的太陽光光譜分佈、均勻度與穩定性等三項特性。
本系統設計目標將會依照太陽光模擬器的國際標準規範之性能指標，設計一套可以產生均勻準直光的光學系統，以應用於太陽光模擬器。該系統規格為：出射光束發散角小於2°以內(即：準直度小於2°)、輻照不均勻度小於5%以內、輻照不穩定度小於2%以內以及出光面須為40mm×40mm之方形光源。

摘要(英)

Whether solar cell research and development, production, or validation phase, all needs to have a light source equivalent to sunlight, inspect the component property of solar cell, the solar simulator is small, The test process is not affected by time, season, weather and other factors, so that the test repeatable experimental data, if use the outdoor sunlight to experiment, various environmental factors will affect the result. With the solar energy industry development, the solar simulator is more important. The usual high standard solar simulator, the price is expensive, generally laboratory is difficult to purchase, and in this study we propose a low cost design to achieve the high specification of the solar simulator international standard, the main objective to provide a controllable indoor test facility under laboratory conditions, used for testing and developing of solar cells.
The system will be designed in accordance with international standards of performance solar simulator design can produce a uniform collimated beam optical system to be applied to a solar simulator. The system will be in accordance with the performance solar simulator with international standards, the design of an optical system to be applied to solar simulator, the system consists of a quartz tungsten halogen lamp, ellipsoidal reflector, condenser lens, optical integrator and collimating lenses. The system specifications are: the beam collimating angle is less than 2 °, irradiation non-uniformity is less than 5%, temporal instability is less than 2%

關鍵字(中)

★ 太陽光模擬器
★ 均勻度
★ 穩定度

關鍵字(英)

★ Solar simulator
★ uniformity
★ stability

論文目次

目錄
摘要 v
Abstract vi
致謝 vii
目錄 viii
圖目錄 xi
表目錄錯誤! 尚未定義書籤。
第一章、緒論 1
1-1研究背景 1
1-2研究動機與目的 2
1-3研究方法 3
1-4文獻回顧 3
1-4-1太陽光模擬器分類 4
1-4-2太陽光模擬器的光源 4
1-4-3太陽光模擬器的濾光片 6
1-4-4橢圓面聚光元件 7
1-4-5光學積分器 8
1-4-6準直透鏡 8
1-4-7市售太陽光模擬器產品規格 9
1-5論文架構 11
第二章、基礎理論 12
2-1太陽光特性 12
2-2現有太陽光模擬器 14
2-3小結 17
第三章、光學系統設計與軟體分析 19
3-1設計流程 19
3-2設計概念 20
3-3元件介紹與選擇 21
3-3-1光源系統 21
3-3-2光學系統 23
3-3-3訊號擷取及分析系統 28
3-4光學軟體模擬 29
3-4-1光學軟體LightTools 29
3-4-2模擬流程圖 30
3-4-3建立光源系統 31
3-4-4建立光學系統元件 32
3-5第一階段模擬 36
3-6第二階段模擬 41
3-7小結 42
第四章、實驗結果與討論 43
4-1光學系統組裝 43
4-1-1光源組裝 43
4-1-2光學元件架設 44
4-2量測流程規劃 47
4-2-1均勻度測量流程 47
4-2-2穩定度量測流程 50
4-2-3準直度測量 52
4-3實際量測結果 54
4-3-1均勻度量測結果 54
4-3-2穩定度量測結果 56
4-3-3準直度量測結果 57
4-4小結 58
第五章誤差分析與討論 59
5-1系統誤差 59
5-1-1元件精度誤差 59
5-1-2系統架設誤差 61
5-1-2光源誤差 61
5-2討論 66
5-2-1光學元件分析 66
5-2-2光學模擬分析 67
5-3小結 70
第六章結論與未來展望 71
6-1結論 71
6-2未來展望 72
參考文獻 73

參考文獻

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指導教授

韋安琪(An-chi Wei)

審核日期

2015-7-29

推文