玻璃封板影響矽晶光伏電池模組發電量的實驗玻璃封板影響矽晶光伏電池模組發電量的實驗玻璃封板影響矽晶光伏電池模組發電量的實驗
4.2 直射光實驗環境 直射光實驗環境 直射光實驗環境 直射光實驗環境
在直射光環境的實驗，包含表層無玻璃封裝、以及表層有玻璃封裝兩種不同的量 測。有關於實驗的環境條件與操作控制等，分別說明如下。
4.2.1 實驗室的環境條件實驗室的環境條件實驗室的環境條件實驗室的環境條件
本研究的直射光實驗環境是借用永炬光電科技公司竹北廠的實驗環境與設備。此 實驗環境原是為了國家太空計劃的衛星用光伏電池的效率驗證而設置。在外太空的環 境，只有直射陽光、沒有漫射光，因此實驗室的模擬光源是一種幾乎近似於平行的太 陽直射光。光線強度容許做必要的調整。實驗環境的條件與設備能符合標準試驗條件 的要求。
一、實驗環境與設備
（一）氙氣燈與高強度放射光源
1. 能放射出近似太陽光譜的光線。由於空間尺度足夠，能放射出近似平行光的 直射光線在模組表面上。圖 4-2 為放置光源之燈箱。
圖 4-2 直射光環境的光源燈箱外觀
2. 光強度的變化可由電腦程式控制。（改變電壓與電容讓光源強度變化，並保持 其在量測瞬間的穩定）
3. 光源強度最高可達 3000W/m2。
4. 光源條件設定在 AM1.5、1000W/m2的實驗條件下來進行本研究的實驗。
（二）模組測試架台
很大，如圖 4-3。採用在兩側轉軸方式設計，讓架台旋轉或固定，轉軸的構造 如圖 4-4 所示。當模組架台的框架成垂直擺放時，光線以垂直的角度照射至模 組表面。旋轉架台的框架角度，可讓受測模組接受來自不同角度的入射光線。
圖 4-3 模組測試用架台
圖 4-4 架台轉軸的構造
2. 架台轉軸中心點離地板面的高度為 119cm。
（三）實驗數據自動讀取的電腦設備。
（四）50W 標準模組一片，如圖 4-5，作為光源強度調校之用。
圖 4-5 50W 標準模組與標準矽電池
（五）標準矽晶光伏電池一片為基準發電值，用以推算受測模組的相對發電值。
（六）為防止漫射光的產生，在週邊裝設黑色布幕、地板架設黑色立板、天花板垂掛 黑色短簾幕。圍繞在四周的黑色布幕如圖 4-6(a)。地板面上的黑色立板，以一 定的間隔擺放，防止來自地板面的反射光，如圖 4-6(b)。
(a) (b)
圖 4-6 (a)周圍的黑色布幕 (b)地板面的黑色立板
（七）實驗環境的平面及剖立面示意圖，如圖 4-7 所示。
圖 4-7 實驗室平面及剖立面示意圖
二、實驗室操作與設備限制因素
（一）無塵室的環境，避免塵埃及濕度可能造成的影響。
（二）使用標準模組進行光源強度的調整或校正，如圖 4-8，使光源條件能控制在需 求的入射強度。
圖 4-8 以標準模組校正光源強度
（三）在受測範圍內，將標準矽晶光伏電池固定在框架上，但在每次量測過程中均保 持與入射光線垂直的角度放置，以其值作為基準值，如圖 4-9 所示。
圖 4-9 以固定角度架設的標準矽電池
（四）光源校正
使用在標準試驗條件(AM1.5、25℃、1000W/m2)下已測得其峰值發電量為 50W 的單晶矽標準模組，將其以垂直的角度放置在框架上來調校光源。校正過程 中，若讀出之發電量在 50W±5%的範圍內，設定此時的光源強度，開始進行後 續的實驗量測作業。因為經此步驟校正後的光源強度大約為 1000W/m2。同理，
若使用在 AM0 條件下測得的標準模組來調校光源，經校正後的光源強度約為 1365W/m2。此實驗室的光源強度變化是無法直接由程式輸入數值來調整，也 就是，無法任意的改變光源的強度值。光源強度的控制，必須藉由標準模組的 使用來達成。目前的實驗環境光源可以被校正成為 AM0（1365W/m2）以及 AM1.5（1000W/m2）二種。這是依照所使用的標準模組而定。其他的光源強 度經由對電容的改變也可以達成。
（五）模組發電值校對
在量測過程中，將標準矽電池固定並保持在讓光源能垂直照射的位置上，其目 的是要讓電腦程式以其發電值做為基準值，藉以推算或測得受測模組的相對發 電值。
（六）框架角度調整
用來放置測試模組之架台，其傾斜角度的調整方式，因為架台並未在其轉軸處 加裝量角器之類的角度調整裝置，因此，必須以三角函數計算出需要的高度與 距離。在量測之前，依據需要的模組板面傾斜角度，利用三角函數關係來換算 出需要的模組高度，（是指受測模組頂部之中心線距離地面的高度）。直接用直 尺量出配合傾斜角度時必須有的高度，再將轉軸鎖緊固定之。
（七）數據資料之讀取
量測的數據直接由電腦程式讀取，能同時顯示 Voc、Isc、Vpmax、Ipmax、Pmax等 數值。對本研究而言，Pmax數值是主要的資料。
（八）量測時的室內溫度控制
實驗環境的模組板面操作溫度無法直接由電腦程式來控制。
三、誤差控制
（一）以標準模組校正光源強度
一般而言，任何的光源，其發射的光強度會因輸入電壓的變動而改變，除非使 用穩壓器，否則因光強度變化而導致的誤差，可能影響對量測結果的分析。對 於光伏電池發電值的量測，因為光源的高強度，照射的持續時間非常短，不會 使用穩定電壓的方法，而是改用其他的方法來控制光源輸入電流的穩定性，讓 受照射的光伏電池或其模組單元能在要求的入射光強度下，獲得可信賴的結 果。在此實驗環境，是使用已在 STC 條件下測得發電量為 50W 的單晶矽標準 模組，作為光源強度的誤差校正依據。誤差的可接受範圍為±5%。
（二）溫度影響的控制
在實驗過程中，為避免光伏電池模組因強光照射而上升的溫度影響發電效率，
每次進行量測之前，均閒置數分鐘，讓電池板自然冷卻，以便達到對溫度的控 制；避免因溫度因素造成的可能誤差。
（三）架台角度調整的誤差控制
在此實驗環境，因為架台角度的改變需以人為的方式來調整，角度的調整無法
儘可能的減少架台傾斜角度的誤差。
（四）人為的目視誤差
架台傾斜角度的調整，在人為的量測高度或距離時，多少會有目視上的誤差產 生；對於此種人為因素的誤差，在過程中，已特別的注意，避免任意的由不同 的視線角度來校核，減小因可能的誤差而造成的影響。
4.2.2 無玻璃封裝模組的量測無玻璃封裝模組的量測無玻璃封裝模組的量測無玻璃封裝模組的量測
在直射光環境進行的玻璃透射率角度關聯性對矽晶光伏電池模組發電量影響之 實驗，使用的模組為 80W 多晶矽光伏電池，此模組是在其表層玻璃被封裝前與封裝 之後分別進行量測。本節屬於其表層無低鐵玻璃封裝時的發電量量測。
一、受測的樣本模組
使用的 80W 多晶矽電池模組其表層無低鐵玻璃封裝，如圖 4-10。此模組是由 36 片多晶矽光伏電池，在完成前置作業的組合連接線以及匯流連接線焊接工作之 後，將其暫時放置於有光伏電池凹槽卡榫的模組底板上，不進行表層玻璃的封 裝。模組是以垂直放置便於進行以不同角度的光線入射時的發電量量測。
圖 4-10 表層無低鐵玻璃封裝的多晶矽光伏電池模組
二、實驗數據分析
實驗環境是控制在 AM1.5、1000W/m2，以及室溫的條件，以 1000W/m2的入射
光強度對未封裝玻璃的模組進行實測，量測結果的數值如表 4-1 所示。（模組板
在模組板面傾斜角＝90°時的發電量，理論上應該是 0，但在實測時還有 0.271W，
-5
AM0的入射光強度
再對照前述有低鐵玻璃封裝的 PV 模組其發電量變化的曲線，可以確認影響角度 值至少為 70°的推論。
圖 4-15 實驗結果與低鐵玻璃透射率曲線的比較