太阳能发电介绍(台)

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1、太陽能發電介紹(光電能)目錄1.太陽光電發電原理2.太陽能電池之優、缺點3.太陽能電池分類4.最大追蹤功率法則5.太陽能電池的製程6.太陽能光電發電系統7.應用範圍8.台灣的太陽能產業太陽能電池發展史太陽能電池是一種經由太陽光照射後，將光的能量轉換成電能光電元件，此種光電元件稱為太陽能電池（SolarCell），又稱之為光伏電池（Photovoltaic，簡稱PV）。太陽能電池主要功能是將光能轉換成電能，這種現象稱為光伏效應。1.太陽光電池發電原理太陽電池發電原理架構圖1.太陽光電池發電原理(續)e-e-太陽電池效率的限制單能隙(單接面)太陽電池的限制(可達之on

2、e-sun最高效率約31%)。多能隙(多接面)太陽電池的限制(可達之one-sun最高效率約69%)。熱力學的限制(可達之one-sun最高效率約85%)。優點(1)不受地點限制(2)無污染性(3)永久性缺點(1)能量密度低(2)裝置成本過高(3)穩定性差(4)需大面積土地(5)氣候變化影響太陽光能量密度2.太陽能電池之優、缺點太陽能電池矽半導體III-V族太陽電池II-VI族太陽電池非晶系太陽電池結晶系太陽電池單晶系太陽電池多晶系太陽電池化合物半導體3.太陽能電池分類太陽能電池分類有機材料太陽電池的效率要判別一個太陽電池性能的好壞，最重要的就是轉換效率(h)，轉

3、換效率定義為其中Pin為太陽光入射功率，Pm為最大輸出功率，Im與Vm分別為在最大輸出功率時的電流與電壓。太陽電池的效率目前各種太陽電池的最高效率單晶矽：24.7%多晶矽：19.8%非晶矽：14.5%GaAs：25.7%CIGS：18.8%多接面串疊型(InGaP/GaAs//InGaAs,multijunctiontandemcell)：33.3%不同材料之太陽能電池比較3.太陽能電池分類(續)單晶矽太陽電池3.太陽能電池分類(續)多晶矽太陽電池3.太陽能電池分類(續)非晶矽太陽電池3.太陽能電池分類(續)4.最大追蹤功率法則(太陽能板控制系統)最大功率追蹤法:

4、電壓迴授法。工作原理:事先量測作為參考。優點:最為簡單。缺點:系統無法自動追蹤到新的最大功率點。最大功率追蹤法:功率迴授法。工作原理:與電壓迴授相似，增加了輸出功率對電壓變化率的判斷。優點:減少能量損耗及提升整體效率。缺點:與電壓迴授法相比，計算量較大。最大功率追蹤法:擾動與觀察法。工作原理:週期性的增減負載，並觀察電壓與功率變化，再決定增減載。優點:原理與架構皆簡單。缺點:在最大功率點附近擺動，有功率損失。最大功率追蹤法:增量電導法。工作原理:利用太陽能光電板的dI/dV與I/V間的關係來達到最大功率點。優點:比擾動法，減少了擺動的功率損失。缺點:量測精密度要高

5、，實際使用時誤差大。最大功率追蹤法:直線近似法。工作原理:利用dP/dI=0並以一直線來近似太陽能光電板的最大功率點。優點:實現容易、架構簡單。缺點:光電板及元件老化時會失去準確度。最大功率追蹤法:實際量測法工作原理:以一額外太陽能光電板的參數，作為整系統之等效參考。優點:可避免太陽能光電板及元件老化。缺點:需額外太陽能光電板，成本提高。5.太陽能電池的製程單晶矽太陽電池的製程步驟拉晶修角切片蝕刻及拋光清洗擴散網印或蒸鍍太陽能電池的材料與製造最原始的材料乃為一種含二氧化矽(SiO2)純度相當高的石英岩(quartzite)砂。將它和一些含有碳，但碳的組成不同的材料

6、放在爐子裡，其化學反應是經過數個步驟提煉出來的矽純度約為98%，稱為冶煉級(metallurgicalgrade)的矽。冶煉級的矽被搗碎成粉末，和hydrogenchloride(HCl)氣體產生反應，形成trichlorosilane(SiHCl3)。經過部分蒸餾法的處理，然後和氫氣反應產生所謂電子級(electronicgrade或EG)的矽但為了節省成本，太陽電池使用太陽級solargrade(SOG)的矽，為一般製作晶圓片之後的廢料，其純度較電子級的矽為低標準太陽電池製程步驟提升太陽能轉換效率方法1.電極作成手指狀(Finger)，以增加入射光的面積(圖一

7、)。2.表面製成金字塔型的組織(PyramidTexture)結構，並加入抗反射層，以減少光的反射量。將金屬電極埋入基板中，以減少串聯電阻(圖二)。3.金屬與矽的接合處，有大量的缺陷，此易造成逆向飽和電流降低效率，因此製成(圖三)，減少實際電極與矽的接觸面積。4.點接觸式太陽電池(PointContactCells)(圖四)，此電池的特點為電極均做在同一面，如此可增加入射光的面積，且易於焊線。太陽光電發電系統（PVsystem）主要是由太陽電池組列、電力調節器（PowerConditioner，即包括直/交流轉換器（Inverter）、系統控制器及併聯保護裝置等、

8、配線箱、蓄