太陽能

1. 太陽能

2. 太陽------與人類靠得最近的一顆恆星。太陽以它那巨大的光和熱，給地球上的萬物帶來的生機，它一刻不停地向宇宙空間發送著大量的能量。據計算，僅每秒發出的能量，就大約相當於1.3億億噸標準煤燃燒是所放出的全部熱量。太陽------與人類靠得最近的一顆恆星。太陽以它那巨大的光和熱，給地球上的萬物帶來的生機，它一刻不停地向宇宙空間發送著大量的能量。據計算，僅每秒發出的能量，就大約相當於1.3億億噸標準煤燃燒是所放出的全部熱量。 太陽能是以電磁波的形式傳遞，而射入大氣層內。其能量中大約百分之三十五會被反射，而消失於大氣層外；大約有百分之十七點五會被大氣吸收；剩下來的大約百分之四十七點五就傳到地球表面，將地面加溫，並蒸發水分，以及提供植物進行光合作用等所需要的能源。 太陽能

3. 太陽能是指太陽所負載的能量，它的計量一般以陽光照射到地面的輻射總量，包括太陽的直接輻射和天空散射輻射的總和。太陽能是指太陽所負載的能量，它的計量一般以陽光照射到地面的輻射總量，包括太陽的直接輻射和天空散射輻射的總和。 太陽能也是核融合的“核能”變成“光能”與“熱能”傳播到地球來，被人類收集來轉換為其他形式的能量來利用 自地球形成生物就主要以太陽提供的熱和光生存，而自古人類也懂得以陽光曬乾物件，並作為保存食物的方法，如製鹽和曬鹹魚等。 太陽能一般指太陽光的輻射能量。

4. 世界快速進步，在工商業各界如火如荼的進步與發展下，石油的消耗量以倍增方式攀升。但石油能源的庫存是有限的，於是相關的能源替代方案相繼的發展研究中世界快速進步，在工商業各界如火如荼的進步與發展下，石油的消耗量以倍增方式攀升。但石油能源的庫存是有限的，於是相關的能源替代方案相繼的發展研究中 研發太陽能的目的

5. 1861年法國的莫謝教授用一面鏡子把太陽光聚集在鍋爐上，驅動蒸汽機。1869 年他出版了一本講太陽能的書，9 年後又在巴黎博覽會上展出太陽能冰箱。1871 年英國工程師威爾遜在智利拉斯薩森納斯設計了第一台太陽能蒸餾器，把當地不能飲用的鹹水蒸餾成水。 進入20世紀，能源領域一時成為煤炭和石油的一統天下。但到了70 年代，石油危機和環境污染了迫使人們重新對太陽能發生了興趣，如今太陽能已得到廣泛應用，利用太陽能裝置的住宅，叫做 “太陽能屋”，將各式集熱器裝在屋頂或牆壁上，冬天供暖氣和溫水，夏天促進室內空氣流通或供應冷氣。太陽能集熱裝置多種多樣，有拋物面式、塔式、圓柱式和曲面式等多種型式。 太陽能是誰發明的

6. 可以在地球的所有地方得到，不需要運輸。一般認為，處於南北緯５０〜６０度以內的地區，都有豐富的太陽能可以利用，可以在地球的所有地方得到，不需要運輸。一般認為，處於南北緯５０〜６０度以內的地區，都有豐富的太陽能可以利用， 在光照充足的地區(例如:太空向陽區、海洋、海岸、空曠岩地...等)，太陽能的供應源源不斷，生產過程不會產生環境污染，又不會消耗其他地球資源或導致地球溫室效應。 太陽能為良好能源如同水力或風力，各處皆積極發展太陽能。 太陽能設施可採取立體式設施，如同風能設施，可保護許多陸地和生態。 太陽能的優點

7. 目前利用太陽能的各種技術都具有成本很高的缺點，因此首期資本投資不菲。目前利用太陽能的各種技術都具有成本很高的缺點，因此首期資本投資不菲。 除此之外，在許多陰雨綿綿的地區、或是日照短的，很難完全靠太陽能供應，投資報酬率較低。 另外，除非有大量的太陽能板或更成熟的太陽能技術，不然目前仍然難以產生大量電源供給使用是其缺點。 除此之外，太陽能板壽命有限。大約是10-20年。而製作時所需使用的大量矽、鍺、硼可能會造成其他方面的污染，得先做好事先的管控處理。 太陽能的缺點

8. 早期太陽能晶片價格高，用來發電提供消費性產品使用完全不符經濟效益；比較常見的用途有太空站、衛星的發電，高山、離島、海洋等SCADA系統發電，或者手上太陽能手錶(如Casio 就有推出太陽能手錶)、計算機等。 近年來太陽能發電設備價格大幅降低，運用範圍更擴大許多，在一些科技較先進的國家亦有研究太陽能的交通工具的發展，例如美國、日本。這些交通工具包括飛機、汽車、RV 車、遊艇等；個人用電像是手機、手提電腦、太陽能發電機等都有很多相關產品問世；公共工程用電上像是路燈、號誌。 隨著架設成本降低、市售電力成本提高，家庭用太陽能提供一般用電似乎慢慢變的可能了。 另外，利用太陽能來驅動的熱水器和太陽屋，在外國亦可見到不少。現今人類最關注的能源問題，太陽能發電廠亦能夠幫助去解決。 太陽能的科技及應用

9. 一　通過光合作用利用太陽能　　地球上所有綠色植物，都是通過光合作用來直接利用太陽能的。於是有人提出利用葉綠素再造太陽能電池的設想，更據計算，利用葉綠素製造的太陽能電池，效果相當理想。計每十平方米面積這種光電池，效果即使僅得十分之一，也能發出一千電力。科學家研揪其他半導體和染料，以找出模擬光合作用的最佳搭配，實現通過光合作用利用太陽直接發電，這對解決人類對電力的需求具有特別意義一　通過光合作用利用太陽能　　地球上所有綠色植物，都是通過光合作用來直接利用太陽能的。於是有人提出利用葉綠素再造太陽能電池的設想，更據計算，利用葉綠素製造的太陽能電池，效果相當理想。計每十平方米面積這種光電池，效果即使僅得十分之一，也能發出一千電力。科學家研揪其他半導體和染料，以找出模擬光合作用的最佳搭配，實現通過光合作用利用太陽直接發電，這對解決人類對電力的需求具有特別意義 太陽能可以直接轉換為其他能量來加以利用

10. 二　利用光生伏打效應使太陽能轉化成電能　　利用光生伏打效應，以太陽的輻射能力使太陽能直接轉化成電能的製品，這是目前人造衛星的主要動力來源，也是地面上許多場合不可缺少的特殊電源。如船標電源等。二　利用光生伏打效應使太陽能轉化成電能　　利用光生伏打效應，以太陽的輻射能力使太陽能直接轉化成電能的製品，這是目前人造衛星的主要動力來源，也是地面上許多場合不可缺少的特殊電源。如船標電源等。 太陽能可以直接轉換為其他能量來加以利用

11. 三　聚集太陽能加以利用　 這是利用太陽能最成功的方式。只需依各吸收能量的表面極佳熱表面接觸的液體，便可達到加熱取軟，供熱的目的。　　這種聚集太陽能而加以利用的太陽能設備，按他的原理，大致又可分為兩類：一是利用熱箱原理製成的；另一類是利用各種類型的反射鏡將太陽光會聚後投射到吸收表面而製成的。 太陽能可以直接轉換為其他能量來加以利用

12. 使用太陽能電池，通過光電轉換把太陽光中包含的能量轉化為電能 使用太陽能熱水器，利用太陽光的熱量把水加熱 利用太陽光的熱量加熱水，並利用熱水發電 利用太陽光的光能中的粒子打擊太陽能板發電 利用太陽能進行海水淡化 太空太陽能轉換電能儲存，傳輸地面電能接收站，訊號接收站 根據環境與環境太陽日照的長短強弱，可移動式和固定式太陽能利用網 太陽能運輸（汽車、船、飛機...等）、太陽能公共設施（路燈、紅綠燈、招牌...等）、建築整合太陽能（房屋、廠房、電廠、水廠...等） 太陽能裝置，例如：太陽能計算機、太陽能背包、太陽能檯燈、太陽能手電筒...等各式太陽能應用與裝置 利用太陽能的方法主要有：

13. 太陽能的演進過程 太陽能是各種可再生能源中最重要的基本能源，生物質能、風能、海洋能、水能等都來自太陽能，廣義地說，太陽能包含以上各種可再生能源。 太陽能是可再生能源的一種，則是指太陽能的直接轉化和利用。 有被動式利用（光熱轉換）和光電轉換兩種方式。 通過轉換裝置把太陽輻射能轉換成熱能利用的屬於太陽能熱利用技術，再利用熱能進行發電的稱為太陽能熱發電，也屬於這一技術領域 通過轉換裝置把太陽輻射能轉換成電能利用的屬於太陽能光發電技術，光電轉換裝置通常是利用半導體器件的光電效應原理進行光電轉換的，因此又稱太陽能光電技術 太陽能的利用

14. 現代的太陽能科技將陽光聚合，並運用其能量產生熱水、蒸汽和電力。除了運用適當的科技來收集太陽能外，建築物亦可利用太陽的光和熱能，方法是在設計時加入合適的裝備，例如巨型的向南窗戶或使用能吸收及慢慢釋放太陽熱力的建築材料。現代的太陽能科技將陽光聚合，並運用其能量產生熱水、蒸汽和電力。除了運用適當的科技來收集太陽能外，建築物亦可利用太陽的光和熱能，方法是在設計時加入合適的裝備，例如巨型的向南窗戶或使用能吸收及慢慢釋放太陽熱力的建築材料。 光熱轉換

15. 聚集太陽能而加以利用的太陽能設備，按他的原理，大致可分為兩類：一是利用熱箱原理製成的；另一類是利用各種類型的反射鏡將太陽光會聚後投射到吸收表面而製成的。聚集太陽能而加以利用的太陽能設備，按他的原理，大致可分為兩類：一是利用熱箱原理製成的；另一類是利用各種類型的反射鏡將太陽光會聚後投射到吸收表面而製成的。 所謂熱箱原理也叫溫室效應。他是四個側面和底面木板之類作成的箱子，分內外兩層，中間放絕緣材料，箱子內壁塗黑，箱子上面裝塊平玻璃板。這樣，當太陽光線投射到玻璃板上並進入箱子裡面時，塗黑的內表面將很好的吸收太陽輻射能，從而使箱內可以達到遠比室外高的溫度。利用這種原理，以製成各種用途的太陽能設備和器具。利用各種反射鏡面會聚太陽而製成的太陽能設備，則可獲得比較高的溫度。通常使用的反射鏡有拋物面反射鏡，柱形反射鏡，圓錐形反射鏡等。這些反射鏡通常是在玻璃表面鍍上反射層，或是金屬表面拋光或反射層。 聚集太陽能加以利用

16. 光電轉換又稱太陽能光電。太陽能板是一種暴露在陽光下便會產生直流電的發電裝置，由幾乎全部以半導體物料（例如矽）製成的薄身固體太陽能電池組成。由於沒有活動的部分，故可以長時間操作而不會導致任何損耗。簡單的光電電池可為手錶及計算機提供能源，較大的光電系統可為房屋照明，並為電網供電。光電轉換又稱太陽能光電。太陽能板是一種暴露在陽光下便會產生直流電的發電裝置，由幾乎全部以半導體物料（例如矽）製成的薄身固體太陽能電池組成。由於沒有活動的部分，故可以長時間操作而不會導致任何損耗。簡單的光電電池可為手錶及計算機提供能源，較大的光電系統可為房屋照明，並為電網供電。 太陽能板可以製成不同形狀，而又可連接，以產生更多電力。近年，天台及建築物表面開始使用光電板組件，被用作窗戶、天窗或遮蔽裝置的一部分，這些光電設施通常被稱為附設於建築物的光電系統。 光電轉換

17. 太陽能製造出有用的電力需要相當大規模的設備，最廣為人們採用的設計是太陽能場(the solar field) 已經施行於一些國家，包括澳洲、日本、西班牙、義大利和美國。 目前台灣因為建造太陽能發電廠比較不符合經濟效益，所以並沒有採用太陽能發電，只有一些小型研究。 一個太陽能場包含許多排的太陽能集電器，他們與一個中央的熱交換機聯結，來產生驅動電動的發電機。這些集電器通常被曲面的反射鏡環繞，並且方向隨著太陽光的角度而改變，使之更有效率。每一個集電器都可旋轉並設計成永遠直接面對太陽。整日裡，集電器的位置由一台小型電腦控制的馬達不停的做調整。 太陽能的發電

18. 太陽光發電系統係由太陽晶片 (solar cell) 以半導體製程製作方式而成，發電原理乃將太陽日照光照射於太陽晶片(附圖)上，使太陽晶片吸收太陽日照光能透過半導體，使產生負極及正極形成電壓降，再經導線傳送至負載。 太陽光電模板所產生電力為直流電，若該需求用電需提供電力給家電用品或各式電器交流電使用，則需加裝直/交流轉換器，將直流電轉換成交流電，才能使太陽光發電所發電力供電至一般家庭用電或其他用電。 太陽能發電原理

19. A. 太陽熱能發電 利用聚熱裝置，將太陽熱能聚集以獲取極高溫的熱源，直接加溫工作流體使成高壓蒸氣以推動渦輪機發電。其系統包括太陽光集熱器(反射鏡)、吸收器、儲熱器及能量轉換器(渦輪機、發電機)等裝置。 利用太陽熱能發電由於太陽光的有無、長短及強弱變化很大，且無法連續地供應，故要轉換成電能或機械能的效率不高，加上聚熱板接收太陽光的面積必需很大，因此，目前尚無法大量使用太陽熱能。目前世界上利用太陽能發電較有成效的以美國加州南部LUZ公司於MOJAVE沙漠地區的SEGS太陽能發電廠。 B. 太陽光能發電 是利用太陽能電池元件直接將太陽光能轉換成電力的方式。太陽能電池是利用自然界中的矽元素，製成P型及N型半導體作正負極，這兩種半導體吸收太陽能後即可產生電位差而呈電池功能。 目前太陽能電池的使用，僅限於耗電量較少的地方，無法大規模使用的原因是其製造成本高且效率低。 太陽能發電方式

20. 現在，太陽能的利用還不很普及，利用太陽能發電還存在成本高、轉換效率低的問題，但是太陽電池在為人造衛星提供能源方面得到了很好的應用。現在，太陽能的利用還不很普及，利用太陽能發電還存在成本高、轉換效率低的問題，但是太陽電池在為人造衛星提供能源方面得到了很好的應用。 目前，全球最大的屋頂太陽能面板系統位於德國南部比茲塔特（Buerstadt），面積為四萬平方公尺，每年的發電量為450萬千瓦時。 日本為了達成京都議定書的二氧化碳減量要求，全日本都普設太陽能光電板，位於日本中部的長野縣飯田市，居民在屋頂設置太陽能光電板的比率甚至達2%，堪稱日本第一。 而在中國的江蘇睢寧，太陽能利用率更達到95%，可謂全國第一。 現況

21. 2000年1月26日，經濟部能源局頒佈實施「太陽能熱水系統推廣獎勵辦法」，於2004年1月22日廢止。 2000年5月31日，經濟部發佈「太陽光電發電示範系統設置補助辦法」。 2005年12月26日立法院經濟委員會初審通過「再生能源發展條例草案」。 我國對太陽能的政策

22. 台灣位處亞熱帶，太陽能資源豐富，也因此帶給大家一個深切期望：太陽能未來可以替代大部份能源需求，就像美國科學家預計在美國西部建造一座太陽能發電廠，到了2050年可望替代美國69%的電力、35%的能源！然而，在台灣這一期望必須長期苦心經營才可能達成。台灣位處亞熱帶，太陽能資源豐富，也因此帶給大家一個深切期望：太陽能未來可以替代大部份能源需求，就像美國科學家預計在美國西部建造一座太陽能發電廠，到了2050年可望替代美國69%的電力、35%的能源！然而，在台灣這一期望必須長期苦心經營才可能達成。 我國如何利用太陽能發電？

23. 我國屬海島型國家，地小人稠，工業生產與經濟活動密集又活絡，能源消耗量龐大，導致98%以上能源需靠進口。太陽能輻射雖呈分散式分佈，但其能量強度不高，平均每平方公尺不到1000瓦，因此地理位置與土地面積就成為太陽能蘊藏量的關鍵。同時，能源消耗密度也影響了太陽能的可替代性。我們可以依2000年幾個先進國家公佈資料的統計結果做比較（如下圖），以單位國土面積耗能來說，台灣排名第一，是美國的10倍、日本的近2倍、德國的近3倍、荷蘭的1.3倍。在地小人稠的環境限制下，台灣要使太陽能具有舉足輕重的替代性，必須有不同的做法，並且要長期耕耘。我國屬海島型國家，地小人稠，工業生產與經濟活動密集又活絡，能源消耗量龐大，導致98%以上能源需靠進口。太陽能輻射雖呈分散式分佈，但其能量強度不高，平均每平方公尺不到1000瓦，因此地理位置與土地面積就成為太陽能蘊藏量的關鍵。同時，能源消耗密度也影響了太陽能的可替代性。我們可以依2000年幾個先進國家公佈資料的統計結果做比較（如下圖），以單位國土面積耗能來說，台灣排名第一，是美國的10倍、日本的近2倍、德國的近3倍、荷蘭的1.3倍。在地小人稠的環境限制下，台灣要使太陽能具有舉足輕重的替代性，必須有不同的做法，並且要長期耕耘。 我國如何利用太陽能發電？

24. 美國科學家提出的太陽能發電廠計畫包括兩種發電技術：太陽能光電池與集光型太陽熱能發電（CSP）。太陽能光電池是利用半導體的光電效應直接吸收太陽光發電，CSP是利用集光技術來加熱鍋爐產生蒸汽發電。太陽能光電池可到處鋪設，最為便利，只要有陽光的地方就可利用，包括台灣；CSP則必須有足夠的廉價土地與陽光，例如沙漠，才具開發效益，台灣顯然無法大量開發。美國科學家提出的太陽能發電廠計畫包括兩種發電技術：太陽能光電池與集光型太陽熱能發電（CSP）。太陽能光電池是利用半導體的光電效應直接吸收太陽光發電，CSP是利用集光技術來加熱鍋爐產生蒸汽發電。太陽能光電池可到處鋪設，最為便利，只要有陽光的地方就可利用，包括台灣；CSP則必須有足夠的廉價土地與陽光，例如沙漠，才具開發效益，台灣顯然無法大量開發。 在土地不足的情形下，我國只能發展太陽光電池發電，但是也要面對一些棘手問題，尤其是安裝環境問題。 我國如何利用太陽能發電？

25. 太陽能電池係一種利用太陽光直接發電的光電半導體薄片, 它祇要一照到光, 瞬間就可輸出電壓及電流. 而此種太陽能光電池 (Solar cell)簡稱為太陽能電池,或太陽電池(在台灣的早期翻譯書籍上直接引用日文中的漢字,其實不是battery而是cell), 又可稱為太陽能晶片. 在中國大陸稱為硅晶片,因為中文"硅"是 矽的古字, 矽為現代譯音字. 在物理學上稱為 光生伏打(Photovoltaic),簡稱PV(photo=light光線,voltaics=electricity電力). 太陽能電池原理

26. 太陽能電池的發電能源來自太陽光，而太陽輻射的光譜主要是以可見光為中心，波長從 0.3 微米的紫外光到數微米的紅外光是主要的分布範圍。如果換算成光子的能量，則大約在 0.3 到 4 電子伏特之間，因此能隙大小在這個範圍內的材料，像矽材，會具有比較好的光電轉換效率。 太陽能電池的材料

27. 矽系太陽能電池的材料，主要可以分為單晶矽、多晶矽和非晶矽 3 大類。 太陽能電池的材料 單結晶矽太陽電池SINGLECRYSTAL 多結晶矽太陽電池POLYCRYSTAL 非結晶矽太陽電池AMORPHOUS

28. 在單晶矽的材料中，矽原子具有高度的周期性排列。目前，成長單晶矽最重要的技術是利用柴氏長晶法，把高純度的多晶矽熔融在坩鍋中，再把晶種插入矽熔融液，用適當的速率旋轉並緩慢地往上拉引做成矽晶柱，然後再把晶柱加以切割，就可以得到單晶矽晶圓。在單晶矽的材料中，矽原子具有高度的周期性排列。目前，成長單晶矽最重要的技術是利用柴氏長晶法，把高純度的多晶矽熔融在坩鍋中，再把晶種插入矽熔融液，用適當的速率旋轉並緩慢地往上拉引做成矽晶柱，然後再把晶柱加以切割，就可以得到單晶矽晶圓。 太陽能電池的材料

29. 至於多晶矽是指材料由許多不同的小單晶所構成，它的製作方法是把熔融的矽鑄造固化而形成。至於多晶矽是指材料由許多不同的小單晶所構成，它的製作方法是把熔融的矽鑄造固化而形成。 太陽能電池的材料

30. 而非晶矽則是指整個材料中，只在幾個原子或分子的範圍內，原子的排列具有周期性，甚至在有些材料中，根本沒有周期性的原子排列結構。它的製作方法通常是用電漿式化學氣相沈積法，在基板上長成非晶矽的薄膜。由於材料的晶體結構不同，因此，用不同的材料設計出太陽能電池時，它們的光電特性也會有所不同。而非晶矽則是指整個材料中，只在幾個原子或分子的範圍內，原子的排列具有周期性，甚至在有些材料中，根本沒有周期性的原子排列結構。它的製作方法通常是用電漿式化學氣相沈積法，在基板上長成非晶矽的薄膜。由於材料的晶體結構不同，因此，用不同的材料設計出太陽能電池時，它們的光電特性也會有所不同。 對於非晶矽的太陽能電池來說，由於價格最便宜，生產速度也最快，所以非晶矽太陽能電池也比較常應用在消費性電子產品上，而且新的應用也在不斷地研發中。. 太陽能電池的材料

31. 一般來說，單晶矽太陽能電池的光電轉換效率最高，使用年限也比較長，比較適合於發電廠或交通照明號誌等場所的使用。世界上，生產太陽能電池的主要大廠，例如德國的西門子及日本的夏普公司，都以生產這類型的單晶矽太陽能電池為主。一般來說，單晶矽太陽能電池的光電轉換效率最高，使用年限也比較長，比較適合於發電廠或交通照明號誌等場所的使用。世界上，生產太陽能電池的主要大廠，例如德國的西門子及日本的夏普公司，都以生產這類型的單晶矽太陽能電池為主。 太陽能電池的材料

32. 至於多晶矽太陽能電池，因為它的多晶特性，在切割和再加工的手續上，比單晶和非晶矽更困難，效率方面也比單晶矽太陽能電池的低。不過，簡單的製程和低廉的成本是它的最重要特色。所以，在部分低功率的電力應用系統上，便採用這類型的太陽能電池。對於非晶矽的太陽能電池來說，由於價格最便宜，生產速度也最快，所以非晶矽太陽能電池也比較常應用在消費性電子產品上，而且新的應用也在不斷地研發中。 太陽能電池的材料

33. 太陽能電池除了可以選用矽材料外，還可以採用其他的材料來製作，例如碲化鎘、砷化鎵銦、砷化鎵等化合物半導體的材料，也可以製作高效率的太陽能電池。但是，因為這些材料的成本比較高，製成的元件只適用在一些比較特殊的應用上。 太陽能電池的材料

34. 單晶.太陽能光板.效能約15%.可用約20年 多晶.效能約13%.可用約20年 非晶效能約8%.最便宜.但約2年.功效會下降約20%.壽命較短 太陽能電池的材料

35. 讓我們用構造最簡單的單晶矽太陽能電池，來說明太陽能電池的光起電力原理。首先由材料方面談起，矽是現在各種半導體產業中最重要，而且使用最廣泛的電子材料。它的來源是矽砂（二氧化矽），原料取得很容易，成本也比較低。 光電轉換原理

36. 在元素周期表裡，矽的原子序是 14，晶體是鑽石結構，屬於第 IV 族元素。所謂的第 IV 族元素，是指在它的外層電子軌域上，有 4 個電子環繞原子核運行，而這 4 個電子又稱為價電子。每個矽的 4 個外層電子，分別和 4 個鄰近矽原子中的一個外層電子兩兩成對，形成共價鍵。 光電轉換原理

37. N 型半導體：如果在純矽中摻入擁有 5 個價電子的原子，例如磷原子，這個雜質原子會取代矽原子的位置。但是，當擁有 5 個價電子的磷原子和鄰近的矽原子形成共價鍵的時候，會多出 1 個自由電子，這個自由電子是一個帶負電的載子。我們把這個提供自由電子的雜質原子稱為施體，而摻雜施體的半導體就稱為 N 型半導體。 光電轉換原理

38. P 型半導體：同樣地，如果在純矽中摻入三價的原子，例如硼原子，這個三價的雜質原子會取代矽原子的位置。但因為硼原子只可以提供 3 個價電子和鄰近的矽原子形成共價鍵，因此會在硼原子的周圍產生 1 個空缺，這個空缺就被稱作電洞，這電洞可以當成一個帶正電的載子。通常，我們把這一個提供電洞的雜質原子稱作受體，同時把摻雜受體的半導體稱為 P 型半導體。 光電轉換原理

39. 當 P 型及 N 型半導體互相接觸時，N 型半導體內的電子會湧入 P 型半導體中，以填補其內的電洞。在 P-N 接面附近，因電子－電洞的結合形成一個載子空乏區，而 P 型及 N 型半導體中也因而分別帶有負、正電荷，因此形成一個內建電場。當太陽光照射到這 P-N 結構時，P 型和 N 型半導體因吸收太陽光而產生電子－電洞對。由於空乏區所提供的內建電場，可以讓半導體內所產生的電子在電池內流動，因此若經由電極把電流引出，就可以形成一個完整的太陽能電池。 光電轉換原理

41. 太陽能電池的發電能源來自於光的波長,太陽光是一種全域波長, 而白熾燈的波長與日光燈的波長不同, 太陽能電池以陽 光或白熾燈之波長為較適用, 而太陽能電子計算機上的太陽能電池是屬於 "室內型的非晶" 如果長期拿到戶外曝曬,且串並聯為較大電壓及電流時,將導致其內部連結組織燒斷而損壞,這是過去有人因錯用材料(以為太陽能電池只有一種), 卻誤以為所有的太陽能電池都不實用的原因. 太陽能電池的使用

42. 太陽能製造廠商將太陽能電池稱為cell,國內業者則慣稱晶片,把晶片(或依設計所需要的電流進行晶片切割後)焊上箔條導線再將許多焊好的晶片用箔條串聯成一組,再和EVA,tedlar與低鐵質強化玻璃層層疊疊,一同放入層壓機(laminate)的機台上做真空封裝, 製成module(plane / panel)稱之為模組或稱太陽能板,將若干太陽能板組成方陣(列陣array),接配上過充放保護控制(controller)及深(循環)放電蓄電池(鉛鈣) 以及逆轉流器(inverter直流轉變為交流)合稱為太陽能電力系統,又稱太陽能發電站. 太陽能電池的使用

43. 一般太陽能光電商品,其太陽能輸出電流如果在300毫安(mA)以下時,都只會在太陽能板正極輸出端,接裝一個負載極微小的防逆二極體 (schottky diode消基二極體)以防止蓄電池內的電流逆流回到太陽能板,如此就可以接上蓄電池使用. 太陽能電池的使用

44. 太陽能板的規格除了外形尺寸之外,另有一些特性數據,其中 Voc=開路電壓, Isc=短路電流, Vmp(Vop)=最大工作電壓, Imp(Iop)= 最大工作電流, Vmp x Imp= W瓦 / (最大)功率.在太陽能商品說明書上所看到的數據均以100mW / cm2(即無雲晴天中午的照度12萬LUX) 及攝氏溫度25度,為測試條件(各地氣候不同,一天中符合如此條件的機會很少).所以實際上的應用數據是達不到商品型錄上所號稱那麼高的. 太陽能電池的使用

45. 太陽能電池的功能係以其轉換效率作為分等, 以單結晶矽來說: 商業級 (印刷式) 晶片從11%~15%, 特殊定製品從15%~17%, 太空級 (蒸鍍式) 晶片從16%~24%, 當然效率愈高其價格就愈貴,較高效率的晶片要預付款排隊訂購但不一定買得到, 在澳洲1996年世界太陽能車競賽前,Honda就將效率達24%的晶片全部契約買斷,而21%~23%也被其他集團 高價包下,目前地面用太空級晶片只有效率17%~19%的晶片較有機會買得到,但要預約排到6~10個月之後. 太陽能電池的使用

46. 值得一提的是：經過幾年來世界太陽能車3000公里競賽的經驗,發現唯有太空式晶片,才能經得起長途跋涉的顛簸震動(焊接點不易脫落),這就是以焊接來說:蒸鍍式晶片與印刷式晶片在移動環境(車用)使用下的效果差異. 換句話說:固定式(靜止)的太陽能電池 模組,可以採用較便宜的印刷式晶片. 但以當今現有的焊接科技而言,在移動(震動)的環境下使用太陽能電池時,目前還是以太空級(蒸鍍式)的太陽能電池較為可靠. 太陽能電池的使用

47. 拉晶：主原料為二氧化矽, 在拉晶爐中成長成晶柱. • 修角：早期製造太陽能電池的晶柱因無修角, 直接將圓晶柱切片, 所以成品為圓形晶片 現在大多先將晶柱修角成近似四方柱形. • 切片：用切片機將修成近似四方柱形的晶柱, 一片片的切成薄片(像切 方形火腿片),一般切到約0.4~0.5mm的厚度. • 刻蝕:化學刻蝕及拋光成為0.3mm的薄片(wafer). • 清洗：用純水將薄片洗淨. • 擴散及銀漿印刷：經由擴散爐處理後,製成N型上層及P型下層, 再將晶片表面及背面分別用銀 漿印刷成輸出電路, 一般表面為負極, 背面為正極, 經由摹擬陽光儀作功率檢測及品管分級後,即為商業成品. • 蒸鍍：如將表面及背面不經過絲網印刷, 而改採光刻及坩鍋蒸鍍式製造抗反射層與表面的輸出導線, 再加上其他特殊技術, 如此可提高太陽能電池的轉換效率. 但坩鍋的容納有限生產量較少, 蒸鍍耗時生產速度較慢, 其成本及售價將提高許多; 太空式單晶片即採用此法. (製造常規商業級的薄片電阻約0.5 ~3歐姆,有些太空式的薄片電阻需低於0.01歐姆以下---馬丁格林電池E~24%,澳洲) 單晶太陽能電池的生產介紹