太陽能追蹤控制系統

本團隊以增進太陽能追蹤控制系統中，太陽能電池效率為導向。目前已製作出「單軸太陽能追蹤器」、「軌跡式聚焦太陽能電池追蹤器」及「軌跡式聚焦太陽能電池追蹤陣列」三種太陽能追蹤器。單軸太陽能追蹤器是將太陽能電池放置在追蹤平板上進行追蹤，與平板式太陽能電池比較，太陽能電池增加效率可達6%。軌跡式聚焦太陽能電池追蹤器使用單顆的太陽能電池，進行太陽的追蹤及聚焦，太陽能電池增加效率可達40%。軌跡式聚焦太陽能電池追蹤陣列則利用透鏡下的軌道做成一追蹤器的陣列，擺上9顆聚焦型太陽能電池，為之前追蹤器的改良品。

圖一、菲涅耳透鏡的聚焦軌跡圖

首先利用ASAP軟體模擬透鏡（菲涅耳透鏡）在太陽底下的聚焦軌跡，發現所形成的軌跡類似一V形曲線(圖1之ASAP Simulation)，之後利用模擬太陽運行的機構，驗證菲涅耳透鏡的焦點，當模擬太陽在模擬運行軌道上由東向西移動時，產生的焦點也隨著由西向東移動，形成透鏡的聚焦軌跡(圖1之 simulate Light)，最後還到太陽光下實際測試(圖1之 Sun)。可看出其聚焦軌跡的三條曲線相差不大，但軟體模擬軌跡較平滑，所以選擇ASAP Simulation作為軌道最後的圖形，來設計太陽能追蹤系統的架構。

圖 2、陣列式太陽焦點循軌追蹤集能系統

由圖 2可以看到整個系統的設計，機構上方是九片菲涅耳透鏡，調整到焦距位置後便不再變動，透鏡下方接著太陽能電池的運行軌道，軌道後方是小型直流減速馬達，由小型直流減速馬達轉動伸縮管即可帶動太陽能電池與承載的平台而行駛於軌道上，由電池承載平台下方兩旁的磁鐵與壓克力多孔平板下方的一排磁鐵互斥來維持承載平台平衡。將太陽能追蹤系統陣列置於一透明壓克力多孔平板上，在每個孔上穿光纖，用於收集未被透鏡聚焦之光線，可將光纖拉到室內用作照明或其他用途。

圖 3 伸縮管近照

而為了使電池承載平台能夠照著透鏡下聚焦軌跡移動，利用螢光綠色的壓克力條與透明壓克力管設計了連接電池承載平台與小型直流減速馬達的伸縮管，如圖 3-7。伸縮管能夠依照透鏡下的聚焦軌跡伸長及縮短，讓太陽能電池能順利走到聚焦的位置，產生最大的電力。為了能使平台順利轉動，除了馬達端的電池軌道，在對面也放了一片電池軌道，挖了一個溝槽，如圖 3，使對面的電池軌道能稍微左右移動，避免干涉，使機構能順利運作。