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簡單的說,太陽光電的發電原理,是利用太陽電池吸收 0.2μm~0.4μm 波長的太陽光,將光能直接轉變成電能輸出的一種發電方式,由於太陽電池產生的電是直流電,因此若需提供電力給家電用品或各式電器則需加裝直/交流轉換器,將直流電轉換成交流電,才能供電至家庭用電或工業用電

太陽能原理

太陽能電池板正好是應用光電效應原理於電力生產上。

陽光照射到金屬的表面上時,部份光子會擊中金屬原子,光子的部份能量轉化為提升原子外層電子的位能,使該電子從原子中遊離出來,另一部份能量則轉化為該電子從原子中飛脫出來的動能。遊離出來的電子具有負電場,在導體之內形成負電壓,故此會流向電位相對較高(又即負值較低)的區域,若能夠適當地將之加以調控,即可以做成供人類應用的電能。

太陽能轉換效率

在光-電轉換的過程中,事實上,並非所有的入射光譜都能被太陽電池所吸收,並完全轉成電流。有一半左右的光譜因能量太低(小於半導體的能隙),對電池的輸 出沒有貢獻,而再另一半被吸收的光子中,除了產生電子-電洞對所需的能量外,約有一半左右的能量以熱的形式釋放掉,所以單一電池的最高效率約在 25%左 右,目前實驗室所發出來的效率,幾乎可達到理論值的最高水準。

單晶矽太陽能板

多晶矽太陽能板

一般使用在大面積電力轉換的發電系統或太空衛星電力上,成本比較高。也是使用時間最長久的太陽能板類型。其轉換效率亦為目前所有類型之太陽能板中最高的(20-25%左右),性能穩定,單晶矽的生產過程與半導體使用的單晶矽相同,都要透過緩慢的長晶過程,所以單晶矽是圓形的(為了製作方便,晶柱會切成正方形,所以一般市售之太能板會留有四個圓角)。

多晶矽太陽能板的光電轉換效率雖不如單晶矽高(一般10-24%),但成本比單晶矽低許多,製程上也較簡單,其他原理與單晶矽電池大致相同。晶矽電池在製成後因結晶構造初期並不很穩定,所以剛開始使用的前一、兩年會發生結構劣化問題,這會使得轉換效率降低。不過還好,這種劣化現象會慢慢減少。晶矽電池在光劣化後轉換效率下降幅度較低,最多不會超過20%;而非晶矽電池則下降幅度較大,有些材質甚至超過50%。

太陽能模組種類

薄膜太陽能板

  • 單晶矽太陽能板
  • 多晶矽太陽能板
  • 薄膜太陽能板
  • 聚光型太陽能電池
  • 染料敏化太陽能電池

為非晶矽太陽能板,採用濺鍍或印刷方式製作,依據材料不同可分為 Amorphous、CdTe、CIGS等,Amorphous 薄膜前幾年在台灣相當熱門,在當時因為具有價格優勢,目前多數量產薄膜太陽板轉換效率仍無法與晶矽太陽板抗衡,所需安裝面積大,且結晶矽大幅度降價,目前業界採用數目越來越少(但是其低製造成本仍然使其在市場有一席之地)。

太陽能電

何謂太陽能電池

利用太陽能來發電,可直接將太陽能中之光能或熱能轉換成電能,此種光電元件稱為太

陽能電池,由於蒐集能源的方式不同,可分為太陽熱能發電及太陽光能發電。

太陽能的應用

強制循環式太陽能熱水系統

利用集熱迴路泵浦,藉溫差控制器使儲水槽內的水,強制流經太陽能集熱器,將集熱器所吸收的太陽輻射熱帶回儲熱槽。強制式主要是用在大型太陽能熱水系統。

儲置式太陽能熱水器

其定義是一種把集熱器和儲水桶合而為一的太陽能熱水器,儲水桶本身不只有儲水功能,同時又具有收集太陽熱能功用之裝置。

自然循環式太陽能熱水器

集熱器內的工作流體,吸收太陽輻射熱,溫度升高密度變小往上升至儲水桶,儲水桶內較冷的水往下流至集熱器,產生自然對流循環而將儲水桶內的水加熱的裝置,自然循環式絕大部份用在小型家用熱水自然循環中,如果集熱器與儲水桶內循環的工作流體即為盥洗用水則屬於直接加熱型(單循環);如果工作流體本身負責吸收太陽能,再間接加熱儲水桶內的用水則屬間接加熱型(雙循環),熱管集熱器即屬此型。

太陽能的應用2

太陽能熱水系統的分類

以加熱循環方式可分為:

  • 自然循環式、
  • 強制式、
  • 儲置式

等三種

太陽能電池

Solar Cell

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