能源知識庫

重點摘述

拜現代能源科技之所賜，隨著人類文明的發展，能源消耗量與日俱增，地球上所蘊藏之化石能源(石油、天然氣、煤)在大量開採下已將消耗殆盡，為解決能源危機，人們致力於開發永續能源，以低污染、容易取得、不易消逝之特質的太陽能，成為未來最理想的替代能源，太陽可說是地球上最大的能源，太陽光每日到達地面的能量約為全世界石油蘊藏量的1/4，近年來半導體材料突飛猛進，使得太陽能的轉換效率提昇，造就了太陽能熱力及發電的廣泛應用。

太陽能的發電量會隨地理位置、日照量而有所變動，然而可生產的電量有落差，而每瓩的系統裝置約需要3坪的面積，若想計算發電量，可參考公式：太陽光電系統的一年發電量＝設置地區平均年發電量*(設置面積(坪)/3)。

(一)太陽能發電原理

太陽能發電的主要設備包含太陽能電板、專用電池、專用變頻器等，太陽能電板是發電的第一步，電板中的光電半導體接受陽光照射後，將輻射能轉換成直流電，再由光伏逆變器將直流電轉換為符合市電頻率的交流電，將產生的電力儲存於電池中，或與電網連接進行調度使用。

(二)影響太陽能發電量的因素

1.日照量
太陽能發電量與日照強度、日照時間成正比，因此發電量在陽光充足的夏日、日照時間長的低緯度地區成效較佳。

2.太陽能電板功率
太陽能的發電過程中，電板的運作功率會直接影響發電成效，其中半導體的品質、光伏逆變器的效能、輸電系統的電阻都會影響電板所生產的電量，以及輸送時耗損的能量。

(三)太陽能板的「能量轉換效率」

太陽能板的「能量轉換效率」反映其性能，百分比愈高，轉換效率愈高，太陽能板主要分為「晶態矽電池」和「薄膜電池」兩類，電池特性、轉換率及成本均不同。

1.晶態矽電池
分為單晶矽和多晶矽，需要安裝底架承托，對陽光的入射角度有較高要求，才能產生最高的轉換效率。

(1)單晶矽（Monocrystalline Silicon）﹕效率最高
是目前效率最高的晶矽太陽能電池，由矽晶體切割出來的薄片製成。製造過程中，把有特定方向的晶核浸入熔化了的矽當中，形成的矽晶體緩慢地提取出來。安裝接線後，便製成單晶矽電，光電轉換效率較高，價格比多晶矽貴。轉換率﹕18％至20％

(2)多晶矽（Polycrystalline Silicon）
多晶矽電池是由圓晶製造，然後把圓晶滲入雜質和安裝接線，便製成多晶矽電池。矽鑄錠在鑄成時，會多方向形成晶體，光電轉換效率不及單晶矽，但成本較低。轉換率﹕15％至18％

2.薄膜太陽能電池﹕毋須裝底架
硒化銅銦鎵（CIGS）是薄膜太陽能電池的一種，使用一層極薄光電材料，優點是吸收太陽能的角度較大，可放於不平坦的表面上，亦省卻安裝底架的成本，但價格較昂貴，轉換率約12％至15％。美國及德國已研發出轉換率達20％的高效CIGS薄膜電池，意味將來的轉換率大為提高。轉換率﹕12％至15％

(四)太陽能發電系統的類型

1.獨立型太陽光電系統
因太陽能發電在白天有陽光時才能產生電力，若系統另裝設太陽能蓄電池，便可將白天的發電量儲存，供夜晚使用，適合市電難以到達之偏遠地區。

 2.併聯型太陽光電系統
與台電電網申請併聯，白天即可使用太陽能所產生的電，用不完的多餘電力可轉賣給台電(餘電躉售)，遇天候不佳陽光不足或是晚上時則使用台電電力；或者也可將全部太陽能發電的電力賣給台電(全額躉售)，目前台灣的太陽光電系統大多為此類型。

 3.防災併聯型太陽光電系統
若與台電電網申請併聯，且同時安裝太陽能蓄電池，則平時太陽光電系統發電可同時供內部使用及電池充電，多餘電力併聯售電，夜間由台電供電。當遇意外斷電時，夜晚蓄電池可提供用電，直到市電回復，或稱混合型太陽光電系統，適合安裝於有不斷電需求之建物，如醫院、工廠等。