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TWI532307B - 廢熱收集元件、廢熱收集系統、模組化廢熱收集系統、光伏打電池、太陽能模組及製作廢熱收集元件之方法 - Google Patents

廢熱收集元件、廢熱收集系統、模組化廢熱收集系統、光伏打電池、太陽能模組及製作廢熱收集元件之方法 Download PDF

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TWI532307B
TWI532307B TW101123761A TW101123761A TWI532307B TW I532307 B TWI532307 B TW I532307B TW 101123761 A TW101123761 A TW 101123761A TW 101123761 A TW101123761 A TW 101123761A TW I532307 B TWI532307 B TW I532307B
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heat collecting
heat collection
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component
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TW101123761A
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萊納 克勞斯
布魯諾 奇斯蘭
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索泰克公司
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Publication date
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Description

廢熱收集元件、廢熱收集系統、模組化廢熱收集系統、光伏打電池、 太陽能模組及製作廢熱收集元件之方法
具體而言，本發明與用於收穫電力之廢熱收集元件有關。
近年來，由於對化石燃料能源可取得性及環境的關注，再生能源的開發日益增長。在各種不同的再生能源中，太陽能可說是最為豐富充裕者。因此，對於如何收集太陽能並將其轉換為電力已有許多深入研究。 在所提出各種不同之技術中，光伏打(photovoltaic,PV)電池乃其中眾所周知者，且已獲得廣泛的發展以求提升其效率並降低其成本。
尤其，與提供相同電量之標準光伏打類型系統相較，聚光型光伏打(CPV)電池之製造成本已知較為低廉。這是因為聚光型光伏打電池使用透鏡將太陽光聚焦在光伏打表面上，由於光線獲得集中，因此該光伏打表面較小。故而可減少所需之面積及材料。
在高集中率之太陽光下，例如超過500倍的集中率，有必要對光伏打電池進行冷卻。這是因為光伏打電池在高溫下的效率較差，且光伏打電池有可能因高溫而受損。
為了冷卻光伏打電池，諸如散熱器等被動冷卻裝置因而變得很複雜且成本高昂。作為一種替代選擇，已知可以採用主動冷卻方案，以諸如水或油等介質來冷卻電池。在此方式中，該冷卻介質被加熱，然後被直接使用(例如作為熱水使用)或用於驅動發電機以產生電力。而在後者之情況中，發電過程的效率其實相當低。
詳細而言，一標準CPV電池的尺寸通常介於0.25cm2及1cm2之間。假設集中率為500，可以估計大約有5到18瓦特是浪費掉的熱能。這與經由該CPV電池而轉換成電力之能量量級大致相同。
因此，如果可以透過一高效率之製程，將所產生的熱能轉換成電能，對於聚光型光伏打電池之技術領域將是一大改進。
前述間題可以經由本發明而獲得解決，本發明如所附之申請專利範圍所定義。
詳細而言，本發明與用於收穫電力之廢熱收集元件有關，該裝置包括切換裝置，其被組構成當其溫度超過一預定溫度時，該切換裝置會將一磁場從一第一區域傳送到至少一第二區域。
由於此種做法，一廢熱收集元件因而能夠以有效率之方式將熱能轉換成電能。
在一些實施例中，該廢熱收集元件更包括：磁性裝置，其被組構成產生磁場；一磁通量傳送器，其被組構成傳送因該切換裝置之切換而產生之一磁通量；以及發電裝置，其被組構成從該磁通量產生電能。
由於此種做法，一廢熱收集元件因而能夠以簡單之設計將熱能轉換成電能。
在一些實施例中，該磁通量傳送器之一第一側可以連結至該磁性裝置之一極，且該切換裝置可以置於該磁通量傳送器之一第二側與該磁性裝置之另一極間。
由於此種做法，該磁場因而能夠產生流過該磁通量傳送器之一磁通 量。
在一些實施例中，該切換裝置可以為一磁性合金切換開關。
由於此種做法，該切換開關因而能夠允許或防止該磁場通過。
在一些實施例中，該發電裝置可以包含捲繞該磁通量傳送器之一線圈。
由於此種做法，電能因而能夠從該磁通量產生。
在一些實施例中，該磁通量傳送器可以為任何一種鐵磁性合金之鐵類，譬如Fe或Fe-P或FeSi或比例為45/55之Ni/Fe。
由於此種做法，該磁通量因而能夠有效率地傳送。
在一些實施例中，該磁性裝置可以為SmCo5、Sm2Co15、Nd2Fe14B或含鋇鐵氧磁體當中任何一種。
由於此種做法，該磁場因而能夠以有效率的方式產生。
在一些實施例中，該切換裝置可以由Gd5(SixGe1-x)4製成。
由於此種做法，該磁通量之切換因而能夠以有效率的方式進行。
本發明更與一廢熱收集系統有關，其包括：如任何前述實施例之至少兩個廢熱收集元件，該至少兩個廢熱收集元件中的每一個皆包含一元件電源輸出部分，以輸出該發電裝置所產生之電力。
由於此種做法，多個廢熱收集元件因而可以一起操作。
在一些實施例中，該至少兩個元件電源輸出部分可以以並聯或串聯方式彼此連結。
由於此種做法，在相同頻率下操作之多個廢熱收集元件因而可以一起操作。
在一些實施例中，該至少兩個元件電源輸出部分之連結可以連接至一交流/直流轉換器，該交流/直流轉換器之輸出部分可以連接至該廢熱收集系統之一電源輸出部分。
由於此種做法，該廢熱收集系統之電源輸出部分因而可以連接至一相似廢熱收集系統之一第二電源輸出部分。
在一些實施例中，該至少兩個元件電源輸出部分之連結可以連接至一交流/交流轉換器，該交流/交流轉換器之輸出部分可以連接至該廢熱收集系統之一電源輸出部分。
由於此種做法，該廢熱收集系統之電源輸出部分因而可以連接至一相似廢熱收集系統之一第二電源輸出部分。
在一些實施例中，該至少兩個元件電源輸出部分中的每一個皆可以連接至一交流/直流轉換器。
由於此種做法，在不同頻率下操作之多個廢熱收集元件因而可以一起操作。
在一些實施例中，該些交流/直流轉換器之輸出部分可以以並聯或串聯方式彼此連結，且由此而形成之連結可以連接至該廢熱收集系統之一電源輸出部分。
由於此種做法，在不同頻率下操作之多個廢熱收集元件因而可以一起操作。
在一些實施例中，該至少兩個元件電源輸出部分中的每一個皆可以連接至一交流/交流轉換器。
由於此種做法，在不同頻率下操作之多個廢熱收集元件因而可以一 起操作。
在一些實施例中，該些交流/交流轉換器之輸出部分可以以並聯或串聯方式彼此連結，且由此而形成之連結可以連接至該廢熱收集系統之一電源輸出部分。
由於此種做法，在不同頻率下操作之多個廢熱收集元件因而可以一起操作。
本發明更與一模組化廢熱收集系統有關，其包含如任何前述實施例之至少兩個廢熱收集系統。
本發明更與一光伏打電池有關，其包含如任何前述實施例之一廢熱收集元件及/或一廢熱收集系統及/或一模組化廢熱收集系統。
由於此種做法，太陽光在該光伏打電池上所產生之熱能，因而能夠有效率地轉換成電能。
本發明更與一太陽能模組有關，該模組包含多個光伏打太陽能電池，尤其是聚光型光伏打太陽能電池，該模組更包含至少一個廢熱收集元件，其被組構成將熱能轉換成電能，且其被組構及配置成使該些光伏打太陽能電池至少其中之一會因熱能轉換成電能而獲得進一步冷卻。
由於此種做法，該太陽能模組便能夠因該些電池獲得冷卻而有效率地操作，而且所產生之熱能更得以轉換成電能。
本發明更與一種製作廢熱收集元件之方法有關，其包括以下步驟：將一金屬層沉積在一底材上之第一沉積步驟；將一磁性合金沉積在該底材上之第二沉積步驟；將一鐵磁性種子材料沉積在該底材上之第三沉積步驟；將一金屬層沉積在該底材上之第四沉積步驟；以及將一磁性材料 沉積在該底材上之第五沉積步驟。
由於此種做法，一廢熱收集元件因而有可能以較簡易之步驟，並以與光伏打電池製造相配合之技術作成。
如圖1a所示，符合本發明一實施例之一廢熱收集元件1000包括一磁性裝置(本實施例為磁體1100)，其含有南極1101及北極1102、一磁通量傳送器(本實施例為鐵磁體1400)、一切換開關1200及一發電裝置(本實施例為線圈1300)。該線圈1300之兩端係作為該廢熱收集元件之電源輸出部分1500。
如圖1b所示，當該切換開關1200從圖1a之開啟位置切換至圖1b之閉合位置時，透過該鐵磁體1400被重定向之磁體1100之磁場會產生一磁通量Φ 1600。該磁通量Φ 1600會在線圖1300中引發一電流A 1700。該電流1700可以在諸如電源輸出部分1500被收集，以賦予一負載1900電力，從而產生一電壓降V 1800。
換言之，該切換開關1200將該磁場從該線圈1300外圍之一第一區域，傳送至該線圈1300內側之一第二區域。
與此對稱的是，當該切換開關1200從圖1b之閉合位置切換至圖1a之開啟位置時，會產生相反之一磁通量，從而造成相反之一感應電流。因此，藉由該切換開關1200之啟閉，可在該電源輸出部分1500產生一交流電。
明確而言，該切換開關1200為一磁性合金切換開關，會視本身溫度而開啟或閉合。該廢熱收集元件被置於與一CPV電池有熱接觸之處。當 該CPV電池曝露在陽光下時，其溫度會上升。當溫度上升至高於第一預定溫度時，該切換開關1200會閉合。這會造成溫度下降。當溫度下降至低於第二預定溫度時，該切換開關會開啟。一段時間後，因為日射量及溫度再次增高，該CPV電池之溫度會再次開始上升，從而導致一新的循環。
以此方式，該CPV電池可以主動冷卻。也就是熱能會轉換成電能而使電池冷卻，而非以被動方式消散熱能。
雖然上述實施例提及一第一預定溫度及一第二預定溫度以表示該磁性合金切換開關之磁滯，但本發明並不受此所限。作為另一種選擇，該磁性合金切換開關可以具有實質上可忽略之磁滯，且該第一及第二預定溫度可以實質上對應於單一臨界溫度。
舉例而言，該磁性合金切換開關之材料可以為Gd5(SixGe1-x)4。使用此材料時，依照該切換開關合金之組成，可以將該第一預定溫度及第二預定溫度設定在介於40℃及80℃之間。
雖然上述實施例提及一線圈1300及一鐵磁體1400，但本發明並不受此所限。作為另一種選擇，即使沒有鐵磁體，而只使用一幾何體，讓至少部分磁場得以根據溫度之變化從一第一區域重定向或傳送至一第二區域，本發明仍可實施。然後，藉由此種溫度變化而產生之磁通量可以被轉換成電能。轉換成電能可以經由線圈而達成，但也可以經由讓磁通量得以被轉換成電能之任何其他方式而達成，例如一段筆直的導體。
該切換開關1200之材料及尺寸可以根據該廢熱收集元件1000上該CPV電池之熱質量(thermal mass)而選定。詳細而言，該廢熱收集元件 1000之熱質量與所要冷卻之CPV電池之熱質量相匹配。在本說明書中，匹配一詞係指，舉例而言，在該電池背面之廢熱收集元件1000為一1.5mm寬之環狀物且厚度為200μm。在此情況下，該鐵磁性材料之物理質量便可與該電池之質量相比，亦即相匹配。
如圖2所示，一種作成一廢熱收集元件1000之製程包含一沉積步驟S1，該步驟為將一金屬層沉積在一底材100上，以獲得中間之廢熱收集元件1001。該金屬層之沉積會分別形成一第一線圈段1301及一第二線圈段1302。
詳細而言，圖2從上至下依序呈現底材100之一俯視圖、底材100沿著線段A-A’之一截面圖，以及底材100沿著線段B-B’、C-C’及D-D’之三個截面圖。
如沿著線段A-A’之截面圖所示，所沉積之金屬層，其具有之厚度T1可以在100μm至200μm範圍內，較佳數值為150μm。該金屬可以是以鐵為主之任何材料，或能夠產生高磁通量之任何其他材料。
另外，在此特定範例中，俯視圖顯示該第一線圈段1301及該第二線圈段1302沿著方向Y之長度，大於該些元件沿著方向X之長度。但是本發明並不受此所限。作為另一種選擇，該第一線圈段及該第二線圈段之尺寸可以互不相同，只要所選定之尺寸可以製作出一線圈即可。
如圖3所示，作成一廢熱收集元件1000之製程更包含一沉積步驟S2，該步驟為將一磁性合金沉積在該底材100上，以獲得中間之廢熱收集元件1002。該磁性合金之沉積會形成一切換開關1201。
明確而言，圖3從上至下依序呈現底材100之一俯視圖、底材100 沿著線段A-A’之一截面圖，以及底材100沿著線段B-B’、C-C’及D-D’之三個截面圖。
如沿著線段A-A’之截面圖所示，所沉積之磁性合金層，其具有之厚度T2可以在100μm至300μm範圍內，較佳數值為200μm。該金屬可以為上文所述之任何一種Gd5(SixGe1-x)4，或能夠在所定義之溫度下切換磁性質(magnetic performance)之任何其他熱磁材料。
如圖4所示，作成一廢熱收集元件1000之製程更包含一沉積步驟S3，該步驟為將一鐵磁性種子材料沉積在該底材100上，以獲得中間之廢熱收集元件1003。該鐵磁性材料之沉積會形成一鐵磁種子層1401。
明確而言，圖4從上至下依序呈現底材100之一俯視圖、底材100沿著線段A-A’之一截面圖，以及底材100沿著線段B-B’、C-C’及D-D’之三個截面圖。
該鐵磁層1401之作用為提供一基底，以使後續之一鐵磁厚層1402之沉積得以較快進行。
如沿著線段A-A’之截面圖所示，所沉積之鐵磁層，其具有之厚度T3可以在100μm至200μm範圍內，較佳數值為150μm。該金屬可以為任何一種鐵磁性合金之鐵類，譬如Fe或Fe-P或FeSi或比例為45/55之Ni/Fe。此種材料之優點為具有優異之鐵磁性質(ferromagnetic performance)。
在圖4之特定範例中，該鐵磁種子層1401在本實施例中之位置為靠近該底材100周邊之一外圈、一內圈，及介於內圈及外圈間之兩個連接臂。不過本發明並不受此所限，下文將提供更多範例。一般而言，該鐵 磁性材料之沉積，應使其能夠在至少一側與後續沉積之磁體連接，並在至少一側與該磁性合金切換開關連接。在本實施例中，如沿著線段A-A’之截面圖所示，該鐵磁種子層1401沉積之區域與該第一線圈段1301及該第二線圈段1302之有部分重疊並將其覆蓋，但該鐵磁種子層1401沉積之區域並未覆蓋住該切換開關1200。
如圖5所示，作成一廢熱收集元件1000之製程更包含一沉積步驟S4，該步驟為將一鐵磁性材料沉積在該底材100上，以獲得中間之廢熱收集元件1004。該鐵磁性材料之沉積會形成一鐵磁厚層1402。
明確而言，圖5從上至下依序呈現底材100之一俯視圖、底材100沿著線段A-A’之一截面圖，以及底材100沿著線段B-B’、C-C’及D-D’之三個截面圖。
該鐵磁厚層1402係沉積在鐵磁種子層1401之上。此二層之結合形成一鐵磁體1400。
如沿著線段A-A’之截面圖所示，所沉積之鐵磁層，其具有之厚度T4可以在100μm至200μm範圍內，較佳數值為150μm。該層之金屬可以與該鐵磁種子層1401之金屬相同或不同。使用不同材料之優點為可以選擇一鐵磁性種子材料，以確保其與電池背後之表面有良好之機械性接觸及熱接觸。
雖然本說明書為描述一鐵磁體1400之製作而定義了圖4及圖5和步驟S3及S4，但該鐵磁體1400可以在單一沉積步驟中形成，也可以在超過兩個的沉積步驟中形成。與單一步驟之製程相較，採用一個以上沉積步驟之優點為，其種子層之沉積可以確保較佳之機械性接觸及熱接觸。
如圖6所示，作成一廢熱收集元件1000之製程更包含一沉積步驟S5，該步驟為將一金屬層沉積在該底材100上，以獲得中間之廢熱收集元件1005。該金屬層之沉積會形成一第三線圈段1303。
明確而言，圖6從上至下依序呈現底材100之一俯視圖、底材100沿著線段A-A’之一截面圖，以及底材100沿著線段B-B’、C-C’及D-D’之三個截面圖。
如沿著線段D-D’之截面圖所示，所沉積之金屬層，其具有之厚度T5可以在100μm至200μm範圍內，較佳數值為150μm。該金屬可以與該第一線圈段1301及該第二線圈段1302所用金屬相同。
該第三線圈段1303之沉積，是為了在該第一線圈段之一端與該第二線圈段之一端間建立一連結。以此方式，可以獲得捲繞著該鐵磁體1400之一線圈結構1300。
如圖7所示，作成一廢熱收集元件1000之製程更包含一沉積步驟S6，該步驟為將一磁性材料沉積在該底材100上，以獲得廢熱收集元件1000。該磁性材料之沉積會形成一磁體1100。作為另一種選擇，或除此之外，該磁體可以透過沉積或裝配已完成之一永久磁體而作成。該沉積可能需要透過回火及磁化，以使該磁體活化。
明確而言，圖7從上至下依序呈現底材100之一俯視圖，及底材100沿著線段F-F’之一截面圖。
如沿著線段F-F’之截面圖所示，所沉積之磁性層，其具有之厚度T6可以在100μm至300μm範圍內，較佳數值為200μm。該磁性材料可以為SmCo5、Sm2Co15、Nd2Fe14B或含鋇鐵氧磁體當中任何一種。此等材 料之優點是，這些材料均為極強之永久磁體材料。
在圖7之特定範例中，該磁體1100在本實施例中之位置，係介於該鐵磁體1400之外圈(靠近該底材100周邊)與該鐵磁體1400之內圈間。不過本發明並不受此所限，下文將提供更多範例。一般而言，該磁體之沉積，應使其能夠在至少一側與該鐵磁體1400連接，並在另一側與該鐵磁體1400或該切換開關1200連接。
雖然在上述範例中，該些厚度T1、T2、T3、T4、T5及T6被畫成各不相同，但本發明並不受此圖形表示所限，該圖形表示僅是為了闡明各種厚度而採用。明確而言，該些厚度可以全部相同，或是其中某些厚度可以相同。
雖然在上述範例中，沉積一詞用於該些步驟S1、S2、S3、S4、S5及S6中，但沉積一詞旨在敘述形成一層之一般意義。因此，CVD、PVD、電漿沉積、奈米印刷、網版印刷，或其他任何沉積技術，皆可用於沉積所述之該些層。
在上述任一層之沉積後，可以接著進行一個或多個回火步驟。
圖8A及8B呈現廢熱收集元件之其他實施例1106及1107。廣泛而言，符合圖1a之廢熱收集元件1000之任何詳細實施皆可作成。
一般而言，該些廢熱收集元件1000、1106及1107之典型尺寸在5.5mm見方範圍內。此為地面型CPV電池產業經常採用之尺寸。
圖9a呈現符合本發明一其他實施例之一廢熱收集系統2000。該廢熱收集系統2000可以附著至一CPV電池之背面。當該CPV電池係作成在一鍺底材上時，該廢熱收集系統2000可以在作成該CPV電池之前或 之後，形成或施加於該鍺底材之底面。
該廢熱收集系統2000包含多個廢熱收集元件1000。每一廢熱收集元件1000至少包含磁體1100、鐵磁體1400、切換開關1200及線圈1300。每一廢熱收集元件1000中線圈1300之電源輸出部分1500會產生交流電。因此，在一廢熱收集系統2000上可以有各種不同方式將多個廢熱收集元件1000連接在一起。
舉例而言，該些電源輸出部分1500可以以串聯、並聯或串聯及並聯搭配等方式彼此連結。下文將敘述本發明之四個實施例，在該些實施例中，一廢熱收集系統2000內多個電源輸出部分1500之連結，將配合多個廢熱收集系統2000中多個電源輸出部分2500之連結而加以描述。
圖9b呈現一模組化廢熱收集系統3000，其包含兩個廢熱收集系統2000，每一廢熱收集系統皆有一電源輸出部分2500。兩個廢熱收集系統2000中的每一個皆包含多個廢熱收集元件1000，每一廢熱收集元件皆有一電源輸出部分1500。
在圖9b中，該些電源輸出部分1500係以並聯方式彼此連接，且該並聯連接輸入交流/直流轉換器2100。以此方式，一廢熱收集系統2000會在該電源輸出部分2500輸出一直流電流。在此情況下，可以假定在該廢熱收集系統2000中，不同的廢熱收集元件1000係以相同頻率操作。舉例而言，當該些廢熱收集元件彼此靠近時，情況便可能是這樣。
此外，一第二廢熱收集系統2000同樣以上文所述之方式作成。該兩個廢熱收集系統2000之兩個電源輸出部分2500係以並聯方式彼此連結，以作成一模組化廢熱收集系統3000。此一方式可以用於該兩個廢熱 收集系統2000被放置在具有不同溫度之不同區域時，因為溫度不同會造成每一廢熱收集系統2000中該些廢熱收集元件操作之相位與其他廢熱收集元件不同。
雖然圖中每一廢熱收集系統2000之多個廢熱收集元件1000之輸出部分1500係以並聯方式彼此連結，但該些輸出部分1500也可改以串聯方式連結。
同樣地，雖然圖中該兩個廢熱收集系統2000之該些輸出部分2500係以並聯方式彼此連結，但該些輸出部分2500也可改以串聯方式連結。
在圖10a中，該些電源輸出部分1500係以並聯方式彼此連接，且該並聯連接輸入一交流/交流轉換器2200。以此方式，一廢熱收集系統2000會在該電源輸出部分2500輸出一交流電流。在此情況下，可以假定在該廢熱收集系統2000中，不同的廢熱收集元件1000係以相同頻率操作。舉例而言，當該些廢熱收集元件彼此靠近時，情況就可能是這樣。
此外，一第二廢熱收集系統2000同樣以上文所述之方式作成。該兩個廢熱收集系統2000之兩個電源輸出部分2500係以並聯方式彼此連結，以作成一模組化廢熱收集系統3000。此一方式可以用於該兩個廢熱收集系統2000被放置在具有不同溫度之不同區域時，因為溫度不同會造成每一廢熱收集系統2000中該些廢熱收集元件操作之相位與其他廢熱收集元件不同。在此情況下，若該兩個廢熱收集系統2000之操作頻率不同，在該些電源輸出部分2500所輸出之交流電可以透過該些交流/交流轉換器2200間之一連結3011加以校準。以此方式，該些廢熱收集系統2000之操作相位可以被調整，以為該模組化廢熱收集系統3000提供穩 定之輸出3500。
在圖10b中，該些電源輸出部分1500中的每一個均連結至一交流/直流轉換器2101。以此方式，一廢熱收集系統2000會在該電源輸出部分2500輸出一直流電流。在此情況下，可以假定在該廢熱收集系統2000中，不同的廢熱收集元件1000係以不同頻率操作。
在圖11中，該些電源輸出部分1500中的每一個均連結至一交流/交流轉換器2201。以此方式，一廢熱收集系統2000會在該電源輸出部分2500輸出一交流電流。在此情況下，可以假定在該廢熱收集系統2000中，不同的廢熱收集元件1000係以不同頻率操作。為保證所產生之多個交流電流之有效率結合，該些交流/交流轉換器可透過一連結3031分享相位資訊。
該廢熱收集元件1000、廢熱收集系統2000及模組化廢熱收集系統3000之任何組合可以安裝在一CPV電池之背表面，或更廣泛而言，一PV電池之背表面。舉例而言，該組合可以直接安裝在該電池上。作為另一種選擇，或除此之外，該組合可以安裝在一散熱元件上。
作為另一種選擇，或除此之外，該廢熱收集元件1000、廢熱收集系統2000及模組化廢熱收集系統3000之任何組合可以直接作成在該PV或CPV電池之背面。
雖然本發明之敘述係參照聚光型光伏打電池之冷卻，但本發明並不受此所限，而可以應用於任何半導體底材之冷卻。
此外，本發明可以在半導體、金屬化塑膠或任何其他材料之一薄膜上實施，且可以作為主動冷卻方式而加以採用，其能夠在半導體以外之 應用中透過廢熱而產生電流，譬如為發動機管理系統、曝露在太陽下之任何表面(例如塗黑之表面)或引擎(例如汽車引擎)等等提供電力。
上文所述雖與一個或多個不同之實施例有關，但本發明所屬技術領域中具有通常知識者均理解並承認，本說明書中所述有關一個或多個實施例之各項特點可以結合在一起，而不會偏離由申請專利範圍所定義之本發明範圍。
100‧‧‧底材
1000、1001、1002、1003、1004、1005、1106、110‧‧‧廢熱收集元件
1101‧‧‧南極
1102‧‧‧北極
1100‧‧‧磁體
1106、1107‧‧‧實施例
1200、1201‧‧‧切換開關
1300‧‧‧線圈
1301‧‧‧第一線圈段
1302‧‧‧第二線圈段
1303‧‧‧第三線圈段
1400‧‧‧鐵磁體
1401‧‧‧鐵磁種子層
1402‧‧‧鐵磁厚層
1500、2500‧‧‧電源輸出部分
1600‧‧‧磁通量
1700‧‧‧電流
1800‧‧‧電壓降V
1900‧‧‧負載
2000‧‧‧廢熱收集系統
2100、2200、2201‧‧‧交流/直流轉換器
3000‧‧‧模組化廢熱收集系統
3011、3031、3101‧‧‧連結
3500‧‧‧輸出
本說明書將採用有利之實施例並參照所附圖式，以示範方式詳述本發明。本說明書中所述實施例僅為可能之組構，但在該些組構中，個別之特點可以如前述彼此獨立實施或予以略過。同樣的元件在圖式中以相同參考編號標示。對於在不同圖式中出現之相同元件，其相關敘述可能有部分會被省略。在圖式中：圖1a為符合本發明一實施例之一廢熱收集元件之示意圖；圖1b為圖1a之廢熱收集元件之操作示意圖；圖2至7為一種製作圖1a之廢熱收集元件之方法之示意圖；圖8a及8b為符合本發明其他實施例之廢熱收集元件之示意圖；圖9a為符合本發明其他實施例之一廢熱收集系統之示意圖；圖9h、10a、10b及11為符合本發明其他實施例之模組化廢熱收集系統之示意圖。
1000‧‧‧廢熱收集元件
1101‧‧‧南極
1102‧‧‧北極
1100‧‧‧磁體
1200‧‧‧切換開關
1300‧‧‧線圈
1400‧‧‧鐵磁體
1500‧‧‧電源輸出部分

Claims (17)

  1. 一個用於收穫電力之廢熱收集元件(1000)，其包括：切換開關(1200)，其組構為當該切換開關之溫度超過一第一預定溫度時，該切換開關處於一閉合位置，當溫度下降至低於一第二預定溫度時，該切換開關由該閉合位置轉為一開啟位置；磁性裝置(1100)，其組構為產生一磁場；一磁通量傳送器(1400)，其組構為傳送因該切換開關於該閉合位置與該開啟位置間切換於該磁場所產生之一磁通量；以及發電裝置(1300)，其組構為從該磁通量產生電能；其中該磁通量傳送器(1400)之一第一側連接至該磁性裝置(1100)之一第一極，且該切換開關(1200)係為一磁性合金切換開關並置於該鐵磁體(1400)之一第二側及該磁性裝置(1100)之一第二極間。
  2. 如申請專利範圍第1項之廢熱收集元件，其中該發電裝置(1300)包含捲繞著該磁通量傳送器(1400)之一線圈(1300)。
  3. 如申請專利範圍第1項之廢熱收集元件，其中該磁通量傳送器(1400)為任何一種鐵磁性合金之鐵類，譬如Fe或Fe-P或FeSi或比例為45/55之Ni/Fe。
  4. 如申請專利範圍第1項之廢熱收集元件，其中該磁性裝置(1100)為SmCo5、Sm2Co15、Nd2Fe14B或含鋇鐵氧磁體當中任何一種。
  5. 如申請專利範圍第1項之廢熱收集元件，其中該切換裝置(1200)為Gd5(SixGe1-x)4製。
  6. 一廢熱收集系統(2000)，其包括：至少兩個如申請專利範圍第1項之廢熱收集元件(1000)，該至少兩個廢熱收集元件(1000)中的每一個皆包含一裝置電源輸出部分(1500)，其中該電源輸出部分(1500)為該裝置電該發電裝置之兩端以輸出該發電裝置所產生之該電能。
  7. 如申請專利範圍第6項之廢熱收集系統，其中 該至少兩個裝置電源輸出部分(1500)以並聯或串聯方式彼此連結。
  8. 如申請專利範圍第7項之廢熱收集系統，其中該至少兩個元件電源輸出部分(1500)之連結連接至一交流/直流轉換器(2100)，該交流/直流轉換器(2100)之輸出部分則連接至該廢熱收集系統之一電源輸出部分(2500)。
  9. 如申請專利範圍第7項之廢熱收集系統，其中該至少兩個元件電源輸出部分(1500)之連結連接至一交流/交流轉換器(2200)，該交流/交流轉換器(2200)之輸出部分則連接至該廢熱收集系統之一電源輸出部分(2500)。
  10. 如申請專利範圍第6項之廢熱收集系統，其中該至少兩個元件電源輸出部分(1500)中的每一個皆連接至一交流/直流轉換器(2101)。
  11. 如申請專利範圍第10項之廢熱收集系統，其中該交流/直流轉換器(2101)之輸出部分以串聯或並聯方式彼此連結，由此而形成之連結則連接至該廢熱收集系統之一電源輸出部分(2500)。
  12. 如申請專利範圍第6項之廢熱收集系統，其中該至少兩個元件電源輸出部分(1500)中的每一個皆連接至一交流/交流轉換器(2201)。
  13. 如申請專利範圍第12項之廢熱收集系統，其中該交流/交流轉換器(2201)之輸出部分以串聯或並聯方式彼此連結，由此而形成之連結則連接至該廢熱收集系統之一電源輸出部分(2500)。
  14. 一模組化廢熱收集系統(3000)，其包含至少兩個如申請專利範圍第6項之廢熱收集系統(2000)，其中該至少兩個熱收集系統皆包含一電源輸出部分，該至少兩個廢熱收集系統皆包含多個廢熱收集元件，且各該廢熱收集元件皆包含一電源輸出部分，其中該電源輸出部分(1500)為該裝置電該發電裝置之兩端以輸出各該發電裝置所產生之該電能。
  15. 一光伏打電池，其中該光伏打電池得與如申請專利範圍第14項之一廢熱收集元件(1000)及/或一廢熱收集系統(2000)及/或一模組化廢熱收集系統(3000)連接。
  16. 一太陽能模組，其包含多個光伏打太陽能電池，尤其是聚光型光伏打電池，該太陽能模組更包括至少一如申請專利範圍第1項之廢熱收集元件，其中該至少一如申請專利範圍第1項之廢熱收集元件被置於與該些光伏打太陽能電池有熱接觸之處，以將該光伏打太陽能電池之熱能轉換成電能，且該至少一如申請專利範圍第1項之廢熱收集元件組構及配置係為使該些光伏打太陽能電池至少其中之一因熱能轉換成電能而獲得進一步冷卻。
  17. 一種製作一廢熱收集元件之方法，該方法包括以下步驟：一第一沉積步驟(S1)，該步驟為將一金屬層沉積在一底材(100)上；一第二沉積步驟(S2)，該步驟為將一磁性合金沉積在該底材上；一第三沉積步驟(S3)，該步驟為將一鐵磁性種子材料及/或一鐵磁性材料沉積在該底材上；一第四沉積步驟(S5)，該步驟為將一金屬層沉積在該底材上；以及一第五沉積步驟(S6)，該步驟為將一磁性材料沉積在該底材上。
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