Study of High Performance PV System

本論文旨在探討各種高性能的太陽光發電應用技術，包含太陽光發電系統近最大功率點操作(nMPPO)、單軸三角度追蹤太陽光發電系統與雙軸追蹤集光發電系統等技術研究。
本研究提出三種統計的方法配合地區性的氣象資料進行nMPPO設計分析，以MSX60太陽電池作分析的結果來說，nMPPO最佳的蓄電池模組操作電壓落在13.2~15.0V之間。長期戶外測試結果顯示nMPPO系統在經過適當的設計下，其性能相當接近預期的最大功率輸出，nMPPO的總效率高達97%，其優越的表現足以和傳統最大功率追蹤控制器匹敵。
單軸三角度追蹤太陽光發電系統研究分析結果顯示，追蹤機構停駐角度50度，切換角度25度，是世界通用的設計，僅需依照裝置地點的緯度調整機構仰角。單軸三角度追蹤集光發電系統與一般無追蹤無集光的發電系統相較，單軸集光發電系統扣除機構與控制電路的耗電後，全天發電量最大約有30%左右的提升。以一個月的測試數據來看，單軸三角度追蹤集光發電系統平均比傳統的發電方式提高15%的發電量，而扣除每天的控制電路與馬達耗電之後，仍有10%左右的提升量。
雙軸追蹤集光發電系統主要研究人工智慧型追控系統，以人工智能進行決策、預測太陽軌跡、排除干擾、節省耗能。並結合高倍率(400X)的集光發電模組，於雙軸追蹤機構鎖定太陽後，實驗求得的集光發電模組轉換效率約為18%。雖然使用多重接面太陽電池的集光發電模組成本較高，且需要額外的追蹤控制系統，但相同發電量所需的太陽電池面積遠小於傳統的矽晶太陽電池，節省下來的太陽電池材料成本扣除額外追蹤機構與控制器的成本後，將使整體的太陽電池每瓦電力發電成本降低，而有利於太陽能發電系統的推廣。