太阳能温室结构及其薄膜太阳能电池模块.pdf

一种太阳能温室，包括一温室主体结构，其由多面侧面结构体及一顶面结构体所构成；以及至少一薄膜太阳能电池模块，铺设在该顶面结构体上，其中该薄膜太阳能电池模块吸收日光中特定波段的光并转化成电能，并适当地使未被吸收的日光穿透该薄膜太阳能电池模块而进入到该温室主体结构内。这其中，穿透光线中含有足让植物进行光合作用所需要的光。如此一来，在不需额外花费使用遮阳网的情况下，还能提供温室所需的光照量或光控制，同时还充分利用日光来产生电能。

1.  一种太阳能温室，包括：
一温室主体结构，其由多面侧面结构体及由多个侧面结构体所支持的一顶面结构体所构成；以及
至少一薄膜太阳能电池模块，铺设在该顶面结构体上，该薄膜太阳能电池模块吸收日光中特定波段的光并转化成电能，并对日光具有选择性；
其中，经该薄膜太阳能电池模块所选择的日光含有足让植物进行光合作用所需要的光。

2.  根据权利要求1所述的太阳能温室，其中该薄膜太阳能电池模块包括非晶硅、微晶硅或纳米晶硅薄膜式太阳能电池。

3.  根据权利要求1所述的太阳能温室，其中该特定波段约介于450nm至640nm之间。

4.  根据权利要求1所述的太阳能温室，其中该顶面结构体上还设有透光板，用于补光、使阳光充足分配或使阳光均匀分布。

5.  根据权利要求4所述的太阳能温室，其中该薄膜太阳能电池模块铺设在该透光板上。

6.  根据权利要求4所述的太阳能温室，其中该薄膜太阳能电池模块铺设在该透光板之间。

7.  根据权利要求1所述的太阳能温室，其中该侧面结构体采用透光材质或不透光材质。

8.  根据权利要求1所述的太阳能温室，其中还包括一滤光片，设在该薄膜太阳能电池模块下方，以对日光具有选择性。

9.  根据权利要求8所述的太阳能温室，其中该滤光片用来过滤紫外光或仅允许穿透作物植物进行光合作用所需要的光。

10.  根据权利要求1所述的太阳能温室，其中该薄膜太阳能电池模块所发出的电可经适当级数与个数的变流器与变压器与输配电网路系统并联。

11.  一种薄膜太阳能电池模块，该薄膜太阳能电池模块吸收日光中特定波段的光并转化成电能，其特征在于，在该薄膜太阳能电池模块下方设有一滤光片，以对日光具有选择性。

太阳能温室结构及其薄膜太阳能电池模块
技术领域
本发明关于一种温室结构，特别是关于一种创新的太阳能温室结构。
背景技术
温室具有抗台风、防酸雨虫害、夏季降温及冬季加温等功能，能提供作物良好的生长环境，故常被用来栽培高经济价值作物，如兰花、哈密瓜等等。
如本领域技术人员所知，温室工程主要是依据作物的生理要求，依据温室所在地的大气环境，选择适用的披覆材料，在温室内部搭配各种环控设备，调节温室内部微气候，维持作物的最佳生长条件。
为了使温室内温度能够维持在特定的生长环境温度，温室在设计上通常需要通风装置，借以在夏季天气酷热时，将温室内多余的热量排出，而在冬天气温过低，不利作物生长时，则是利用加温器提高温室内的生长环境温度。
但是，在某些情况下，仅借由抽风机等通风装置也甚难即时调节到适当的室温，而需要另外装设昂贵的冷却设备。这些设计不但花费许多成本，而且消耗大量电源。
此外，为了控制温室内作物的光照量，目前的温室通常利用遮阳网来调节日光的照射，同时避免作物过渡的暴露在紫外光下，造成叶面晒伤，若有害的紫外线强度增加，不但会影响到作物生化及生理功能，也会阻碍作物的生长。
然而，传统利用遮阳网来调节光照的作法并无法有效率的过滤特定波长范围的光，也无法很有效率的进行光照量或光控制，而且，遮阳网也可能会同时遮蔽住作物生长及光合作用所需要的光。
由此可知，目前的温室结构仍有许多缺点需要进一步改良与改善。
发明内容
有鉴于此，本发明主要目的在提供一种经过改良的太阳能温室结构，可以有效解决上述背景技术的不足与缺点。
为达前述目的，本发明一种太阳能温室，包括一温室主体结构，其由多面侧面结构体及一顶面结构体所构成；以及至少一薄膜太阳能电池模块，铺设在该顶面结构体上，其中该薄膜太阳能电池模块吸收日光中特定波段的光并转化成电能，并适当地使未被吸收的日光穿透该薄膜太阳能电池模块而进入到该温室主体结构内。这其中，穿透光线中含有足让植物进行光合作用所需要的光。如此一来，本发明太阳能温室在不需额外花费使用遮阳网之下，还能提供温室所需的光照量或光控制，同时还充分利用日光来产生电能。
为了能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图。然而，附图仅供参考与辅助说明用，并非用来对本发明加以限制。
附图说明
图1为依据本发明优选实施例所绘示的太阳能温室的配置示意图。
图2为图1中的太阳能温室的剖视图。
图3为依据本发明另一优选实施例所绘示的太阳能温室示意图。
图4为依据本发明另一优选实施例所绘示的太阳能温室部分示意图。
主要元件符号说明
1太阳能温室
2日光
3穿透光线
3’穿透光线
10温室主体结构
10a基座
10b骨架
10c透光板
20薄膜太阳能电池模块
30透气窗
40遮蔽物
50保温材质
60侧面结构体
70通风扇
80LED灯源
120滤光片
210直流端
211双向直流/直流电力转换器
212直流/直流逆变器
213交流端
290储能系统
300负载
具体实施方式
请参阅图1及图2，其中图1为依据本发明优选实施例所绘示的太阳能温室的配置示意图，图2为图1中的太阳能温室的剖视图。如图1及图2所示，本发明太阳能温室1包括一温室主体结构10，其主要由基座10a以及多个支架或骨架10b所构成，并且利用基座10a与多个支架或骨架10b所提供的支撑，而在温室主体结构10的顶面结构体或迎光面铺设透光板10c。为了额外提供电能，可在温室主体结构10的顶面结构体上设置有多个薄膜太阳能电池模块20，或是在透光板10c设置有多个薄膜太阳能电池模块20。
其中，透光板10c可以是如透明玻璃、玻璃纤维或塑料等可让光线通过的材质，其可以是平行排列或者是垂直排列，功能包括补光、使阳光充足分配或使阳光均匀分布，且透光板10c可以是透镜结构，如凹透镜，或其它能使阳光均匀分布的结构。本发明太阳能温室1的外型架构可为单边、双边或其他形状，图中仅为例示。
此外，在温室主体结构10上可以选择设置平行排列或垂直排列的透气孔或透气窗30。或者，透气孔或透气窗30可以设置在多个薄膜太阳能电池模块20之间。在温室主体结构10上可另设置遮蔽物40，可以是开启或闭合的结构，也可以是透明或不透明的材质。本发明太阳能温室1可以还包括有保温材质50，可以是有机材质，例如稻草或橡胶等，或者无机材质。保温材质50可以手动方式或电动方式进行开闭。
太阳能温室1的侧面结构体60(例如侧面墙)可依据阳光跟温度的需求来决定采用透光或不透光的材质，且该材质可以是固定式或可拆卸式的结构。在温室主体结构10上可选择另设置通风口或加装通风扇70。在某些应用场合中，可以选择在太阳能温室1内装置发光二极管(LED)灯源80，借以控制植物或作物的生长、开花周期或者夜间作业时的照明。
另外，根据本发明，温室内可设置或不设置自动洒水系统，植物可种植于地面或多层架上，可为土耕、气耕或水耕，而栽种的内容可以为植物或水产养殖。
本发明的主要技术特征在于太阳能温室1的顶面结构体(例如屋顶)或迎光面上铺设有多个薄膜太阳能电池模块(thin-film solar module)20或大面积的薄膜太阳能电池模块20，例如，非晶硅(amorphous silicon)、微晶硅(microcrystalline)或纳米晶硅(nano-crystalline)薄膜式太阳能电池等等。根据本发明的优选实施例，薄膜太阳能电池模块20可以铺设在透光板10c上，或者，薄膜太阳能电池模块20可以铺设在透光板10c之间。若顶面结构体为网状支架时，多个薄膜太阳能电池模块20可设置在网状支架，而以薄膜太阳能电池模块20取代透光板10c。
需注意的是，根据本发明，薄膜太阳能电池模块20必须能够让日光2穿透，也就是需为光穿透式薄膜太阳能电池模块，而且日光2经过薄膜太阳能电池模块20吸收掉特定波段的光(例如，黄绿光)之后，进入到温室主体结构10内的穿透光线3须含有能使作物或植物进行光合作用所需要的光(例如，蓝光及红光)，例如，叶绿素a(chlorophyll a)所需要吸收的光波长能量分别为430nm及662nm。而根据本发明的优选实施例，薄膜太阳能电池模块20吸收光谱图的范围约介于450nm至640nm之间，但不以此为限。优选地，薄膜太阳能电池模块20要能让光波长介于400-450nm以及640-700nm之间的光穿透，而且具有高穿透率，以提供作物或植物进行光合作用所需的光。
本发明的原理在于将部分太阳光吸收并转化成电能，而使植物光合作用所需的光穿透过薄膜太阳能电池模块20，进入到温室内，使作物或植物可以继续生长，同时由于部分的太阳光已被薄膜太阳能电池模块20吸收转化成电能，故使得温室内的热量不会持续或快速的累积，具有调节温度的功能。而薄膜太阳能电池模块20更可与市电并联或非并联，其产生的电能可用电池储存或非电池储存，具有发电的功能。如此一来，本发明太阳能温室在不需额外花费使用遮阳网之下，还能提供温室所需的光照量或光控制，同时还充分利用日光来产生电能。
以图1的配置为例，假设栽植面积约为590平方米，而单座太阳能温室的长为94.5米，宽度为6.25米，并且以单片尺寸为1300mm×1100mm的薄膜太阳能电池模块20来铺设，总共约可铺设333片薄膜太阳能电池模块20。若以每片模块发电量为75瓦来估算，单座太阳能温室的发电量约为25千瓦，年产值约29,200度电。
根据本发明的另一优选实施例，太阳能温室1所发出的电可经适当级数与个数的变流器(逆变器)与变压器与输配电网路系统并联，如图3所示，太阳能温室1的薄膜太阳能电池模块20可连结至一直流端210以及一储能系统290，其中储能系统290可包含一蓄电池及其充/放电器，而交流端213与一负载300并联。在直流端210与交流端213之间为双向直流/直流电力转换器211以及直流/直流逆变器212，利用这样的双向电力调节器，薄膜太阳能电池模块20及储能系统290的直流电能可被转换到一交流电能，供给负载300。
此外，太阳能温室1内需要用到电力的设备，例如，排风扇、冷却设备、加温器、加湿器、洒水器、LED灯源等，都可利用到薄膜太阳能电池模块20所产生的电力来驱动，故本发明太阳能温室1除具备有省能节能、自动调节光、自给自足的优点，更能够被应用在靠近都市或工业区的大面积农业用地，形成太阳能温室发电厂，并将所产生的多余电力提供给其它地区(例如工业区或住宅区)使用。
在过去，纯太阳能电厂由于需要大面积土地发出足够电力，加上其通常采用的是会将光完全遮蔽的非薄膜式太阳能电池(例如，晶硅太阳能电池)，其下方土地面积无法用于农作、园艺或鱼类养殖等，故多半被设置于距离城市较远的偏远荒地，而无法设置在靠近都市或工业区的农业用地，其缺点是当输电距离远时，太阳能电厂发电的电耗损率可能达到20％至30％。
相较之下，利用本发明所构成的太阳能温室发电厂能够配置在靠近都市或工业区的大面积农业用地，故可以有效的减少电力传输过程中的电力耗损，同时又可以有效利用其下的温室土地，作为农作、园艺或鱼类养殖，在发电及农作的总和经济效益可大幅提升单位土地面积的收益，故本发明能够兼顾到能源利用与环保，实具有极高的产业上利用价值。
请参阅图4，其为依据本发明另一优选实施例所绘示的太阳能温室部分示意图。如图4所示，本发明太阳能温室1可另外包括滤光片120，其设置在薄膜太阳能电池模块20下方，使得日光2经过薄膜太阳能电池模块20吸收掉特定波段(例如，黄绿光)的光之后，在进入到温室主体结构10之前，先过滤掉有害的光波段，例如，紫外光，如此进入到温室主体结构10内，经过滤的穿透光线3’，仅含有能使作物植物进行光合作用所需要的光(例如，蓝光及红光)，而不会含有害的紫外光。相反地，滤光片120的光选择性可选用仅允许物植物进行光合作用所需要的光穿透。
当然，图4中所示的配置组态并不仅限于应用在温室，也可以被应用在其它场合，例如，一般建筑物上，可以使待在室内的人员免于紫外线的曝晒。前述的滤光片120可以是由玻璃、塑料、偏振片或高分子复合材料所构成。
以上所述仅为本发明的优选实施例，凡依本发明所做的均等变化与修饰，均应属本发明的涵盖范围。