太阳能电池的种类与应用.PDF

篇名 太 陽 能 電 池 的 種 類 與 應 用 作者 張榮傑 。高雄縣中山工商。綜合高中 。三年六班 太陽能電池的種類與應用 壹●前言 一 、研究動機 現今社會 ，因為工業發達與人類過度自私奢求 ，大量的使用非再生能源 ，如 ：石 油 、天然氣 、煤 、核能等 。這些能源使用時不但會破壞大自然 ，也非用之不竭的 能源 ，近年來溫室效應與氣候異常 ，人類也開始察覺到使用後的嚴重性了，因此 開始積極在尋找無污染且環保的替代能源來扮演這個重要角色 ，目前太陽能電 池 、生質柴油 、燃料電池…等 ，皆是綠色能源 。其中以太陽能電池具有零污染 、 安全 、便利…等特性 ，這幾點讓我決定這主題 。 貳●內文 一 、何謂太陽能電池 《註一》 太陽能即地球接收來自太陽的輻射能 ，它不但直接或間接提供地球上絕大部份的 能量 ，而且是一種數量很龐大的能源 ，不但不會產生廢料 、煙霧 、氣味和噪音 ， 而且對水 、空氣和地面也不會產生任何污染 ，是一種乾淨 、方便且值得研究開發 的新能源。 太陽能發電系統( Photovoltaic 或是簡稱PV ) ，可將太陽能轉換為電力 ，也就是一 般大家說的太陽電池( Solar cells )或太陽能光伏電池 ；但是，太陽能光伏電池實際 上比較應該稱為光伏發電機 ，因為他本質上就是將太陽光中的光子當成原料 ，透 過半導體的光電效應轉換，源源不絕的將光子轉換成為電流輸出，和一般的電池 ， 只能放出已事先儲存的電能，用完就需要再充電或者丟棄是不同。 二 、太陽能的起源 《註一》 太陽能發展的歷史來說 ，光照射到材料上所引起的 「光起電力」行為，早在19世 紀的時候就已經發現了。到了1930年代，照相機的曝光計廣泛地使用這一個原理。 接著 ，到了1950年代 ，隨著半導體物性的逐漸了解 ，以及加工技術的進步 ，第一 個太陽能電池在1954年誕生在美國的貝爾實驗室 。1973年發生了石油危機 ，讓世 界各國察覺到能源開發的重要性。自1960年代開始 ，美國發射的人造衛星就已經 利用太陽能電池做為能量的來源 。到了70年代能源危機時 ，人們開始把太陽能電 池的應用轉移到一般的民生用途上 。 - 1 - 太陽能電池的種類與應用 目前，在美國 、日本和以色列等國家，已經大量使用太陽能裝置 ，更朝商業化的 目標前進。在這些國家中 ，美國於1983年在加州建立世界上最大的太陽能電廠 ， 它的發電量可以高達16百萬瓦特 。南非 、波札那 、奈米比亞和非洲南部的其他國 家也設立專案 ，鼓勵偏遠的鄉村地區安裝低成本的太陽能電池發電系統 。而推行 太陽能發電最積極的國家首推日本。1994年日本實施補助獎勵辦法，推廣每戶3,000 瓦特的 「市電併聯型太陽光電能系統」。在第一年 ，政府補助49％的經費 ，以後 的補助再逐年遞減 。「市電併聯型太陽光電能系統」是在日照充足的時候 ，由太 陽能電池提供電能給自家的負載用 ，若有多餘的電力則另行儲存 。當發電量不足 或者不發電的時候 ，所需要的電力再由電力公司提供。 二 、太陽能電池原理 《註二》 太陽能電池是一種利用太陽光直接發電的光電半導體薄片 ，其將高純度的半導體 材料加入一些不純物使其呈現不同的性質 ，如加入硼可形成 P 型半導體 ，加入磷 可形成 N 型半導體 ，PN兩型半導體相結合後 ，當太陽光入射時，光線照在上層 ， 使電子遷移到下層 ，在兩層之間産生電壓差則產生電力 ，如果要産生較大的電壓 與電流 ，則須把太陽能電池串聯及並起來 。如圖(一)所示。 圖(一)太陽能電池發電原理示意圖 (資料來源 ：中華太陽能連誼會。檢索於2008/09/28 。/know.html 。) - 2 - 太陽能電池的種類與應用 三 、太陽能電池種類 《註三》 太陽能電池的種類有單晶矽及非晶矽、多結晶矽三大類，外觀如圖(二)所示 ，而目 前市場應用上大多為單晶矽及非晶矽較多且廣泛，其原因有：(1)單晶效率最高；(2) 非晶價格最便宜，且無需封裝，生產也最