鄭榮和臺灣大學：機械工程學研究所陳周行Chen, Chou-HangChou-HangChen2007-11-282018-06-282007-11-282018-06-282007http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/61593台大機械系Formosun太陽能車團隊於2004年開始研發第三代太陽能車Formosun Ⅲ，目的是參加2005年在澳洲舉辦的第八屆世界太陽能車挑戰賽。影響比賽名次的因素很多，其中太陽能模組的發電量是關鍵，Formosun Ⅲ採用砷化鎵太陽能模組以提高太陽能發電量。 本研究參考過去Formosun團隊設計矽晶太陽能模組的經驗，建立一套太陽能車光電系統設計流程和砷化鎵太陽能模組設計與封裝之程序。在封裝的過程中，本研究解決砷化鎵太陽能電池焊接和旁通二極體焊接的問題，並研發砷化鎵太陽能電池重疊串接技術，成功封裝砷化鎵太陽能模組，使Formosun Ⅲ參加2005年世界太陽能車挑戰賽得到第5名的成績。Formosun solar car team of Department of mechanical engineering of National Taiwan University began to design and build the third generation solar car “Formosun Ⅲ”at 2004 for participating World Solar Challenge in Australia at 2005. The energy produced from solar modules is the key of the place in the solar race. Formosun Ⅲ utilized GaAs solar modules to increase solar energy. This thesis establishes a processes of design the photovoltaics system and procedures of designing and encapsulation the GaAs solar modules, which refers to the experience of design silicon solar modules in the past. In the producing process, this thesis solves the problems of welding GaAs solar cells and bypass diodes, and develops the techniques of overlapping solar cells. The success of producing GaAs solar modules makes Formosun Ⅲ obtain the fifth place of World Solar Challenge at 2005.致謝 i 摘要 ii Abstract iii 目錄 iv 圖目錄 vii 表目錄 viii 第一章 緒論 1 1.1 前言 1 1.2 研究動機與目的 2 1.3 研究內容與方法 3 1.4 論文架構 3 第二章 文獻回顧 4 2.1 太陽能電池 4 2.1.1 太陽能電池發明與發展 4 2.1.2 太陽能電池原理 4 2.1.3 太陽能電池參數 5 2.1.4 太陽能電池種類 7 2.2 太陽能電力系統與光電系統 8 2.3 太陽能模組封裝 9 2.3.1 封裝型式 9 2.3.2 傳統太陽能模組封裝製程 10 2.4 WSC太陽能車挑戰賽與光電系統相關之規則 11 2.5 提高太陽能板發電量之方法 12 第三章 太陽能車砷化鎵光電系統設計 13 3.1 太陽能車動力系統與光電系統簡介 13 3.2 太陽能車光電系統設計目標與流程 14 3.2.1 設計目標 14 3.2.2 設計流程 14 3.3 太陽能車光電系統元件之選擇 16 3.3.1 太陽能電池 16 3.3.2 最大功率搜尋器 18 3.3.3 蓄電池 18 3.3.4 馬達 19 3.4 太陽能車光電系統設計過程 20 3.4.1 工作電壓範圍 20 3.4.2 工作電流配置 21 3.5 設計結果 22 第四章 太陽能車砷化鎵太陽能模組設計 23 4.1 太陽能模組簡介 23 4.2 太陽能模組設計目標 26 4.3 太陽能模組設計流程 26 4.4 太陽能模組結構設計 29 4.5 太陽能電池排列方式 30 4.6 太陽能電池重疊串接 31 4.7 太陽能模組尺寸設計 33 4.8 旁通二極體 34 4.9 設計成果 35 第五章 砷化鎵太陽能模組封裝 36 5.1 太陽能模組封裝簡介 36 5.2 太陽能模組封裝目標 36 5.3 太陽能模組封裝流程 37 5.4 太陽能電池的取得 39 5.5 太陽能電池品質檢驗 39 5.5.1 外觀檢視 39 5.5.2 品質篩選 40 5.5.3 品質篩選過程 41 5.6 太陽能電池焊接 41 5.6.1 焊接設備 41 5.6.2 焊接程序 42 5.7 太陽能模組材料準備 45 5.7.1 太陽能模組材料裁切 45 5.7.2 太陽能模組材料疊放 45 5.8 太陽能模組熱壓封裝 46 5.8.1 熱壓封裝設備 46 5.8.2 熱壓封裝流程與參數設定 47 5.8.3 熱壓封裝操作 48 5.8.4 Tefzel皺曲 49 5.9 太陽能模組封裝後製處理 52 5.10 太陽能模組性能測試 53 5.11 太陽能模組鋪放、導線連接、矽膠填縫 54 5.12 太陽能模組封裝成果 57 第六章 結論 58 6.1 成果總結 58 6.2 未來研究方向 59 參考文獻 60en-US太陽能車光電系統砷化鎵太陽能電池砷化鎵太陽能模組設計太陽能模組封裝solar carphotovoltaics systemGaAs solar cellsGaAs solar modules designsolar module encapsulation[SDGs]SDG7thesis