太阳能技术介绍.pdf

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1、近代光電技術專題報告-1-目錄前言P.3太陽能電池＆系統介紹太陽能電池轉換原理P.4一．矽太陽能電池簡介二．光敏染料太陽能電池(DSSC)太陽能電池的特性P.7太陽能發電系統簡介P.11一．獨立供電型系統二．市電並聯型系統太陽能發電系統的設計P.12一．多級太陽能照明系統二．單級太陽能照明系統三．太陽能充電系統太陽能發電系統中重要的相關技術P.17一．最大功率追縱技術二．市電並聯技術三．孤島效應的防治四．電能轉換技術五．濾波技術六．充放電技術直流供電市電並聯系統P.21太陽能產業介紹全球能源概況P.22

2、全球太陽能光電產業概況P.25太陽能電池的製程（單晶矽）P.26太陽能產業發展關鍵P.27太陽能電池產業短期&長期競爭要素P.28太陽能電池業者擴產的考量P.29台灣太陽能產業概況與市場分析P.30台灣整體產業發展趨勢P.33太陽能應用與相關產品P.33展望未來未來發展的可能性P.36心得與討論P.38參考資料：P.39-2-前言在工業發達的現在，人的生活中電已經是不可獲缺的重要能源之一，但大多數的發電方式幾乎都多多少少會照成污染，而環保意識高漲之後，人們開始想到運用大自然的力量來產生能源，例如潮汐發電

3、、水力發電、風力發電或太陽能發電等，都是現在努力想要創造無污染能源。其中以太陽能發電，是目前相對於其他無污染能原中限制最少的，他與其他大多數的發電不同，大多數的發電方式都是以物質推動渦輪機來產生發電，而使得發電系統本身有體積的限制，相對來說太陽能發電，就沒有相同的問題，因此體積可大可小，小到可以讓人們帶在身上，隨時隨地都可以用，是一種汎用性很廣的發電方式，而且只要太陽照的到的地方都可以使用這種方式發電，能量直接由光轉成電能，不需要在經過任何的轉換，這也是一個很大的優點，在不久的未來，應該可以讓全世界的人

4、都使用這種半永久的能源，而讓人生活更進步，也讓環境得以保存才是。相信對於物理系來說，太陽能板的發電原理，大概都有一定程度的了解，而在這份報告中，我們將重點放在整個太陽能發電系統的架構上，希望的是能真的知道現在是如何運用太陽能板發電，而在這之中還有那些問題存在，雖然太陽能發電的發展已經很久了，但仍然沒有相當的普及，我們也想探討其可能的原因。報告中分成四個部份，首先是太陽能板的基本原理描述，然後是系統架構的介紹，接著介紹目前太陽能產業的概況，最後是對於未來的發展，也許會有什麼有趣的可能性等，希望由報告中可以

5、了解最基本的太陽能發電系統。-3-太陽能電池轉換原理太陽光電池主要的功能是將光能轉換成電能，這個現象稱之為光伏特效應（Photovoltaiceffect），而要將光能轉換成電能，最主要有兩個因素，第一個是光電效應（photoconductiveeffect），第二個則是內部電場。光照射在物質上時，部份的光會被材料吸收，進而產生電子電洞對或者產生熱能，而部份的光則是以反射或透射的方式離開物質，因此選取太陽能電池材料的第一個考量就是吸光效果要很好，如此才能使輸出的功率增加，第二個考量就是光電效應的效果好，

6、而效果的好壞則是跟照射光的組成有關係，所以在不同環境中使用的材料會不同，其中矽與Ga-As(鎵-砷)是相當好的材料。內部電場的產生方式有很多，例如使用半導體的PN接面，當Ｐ型半導體與Ｎ型半導體接合時，會在接面上產生空乏區，並且在空乏區中形成電場，當光射入空乏區，其能量足以產生電子電洞對時，產生的電子電洞對受到電場的影響，會馬上分開，分別往Ｐ或Ｎ極移動，而不至於在吸收光能後又馬上因為碰撞等因素而損耗掉能量而再度結合，如此一來就可以產生光電轉換的效果。一．矽太陽能電池簡介矽是一個相當重要的原料，其除了可以做

7、成太陽能面板外，目前最大的用途就是半導體產業，也就是ＩＣ晶片等材料，但也因為需求量大，所以對於太陽能產業來說，目前是缺乏材料的狀態，在後面的產業部分，我們會再做說明矽的用途［圖片來源：茂迪電子］由矽元素為原料所組成的太陽能電池，其中可以分成三大類，單晶矽、多晶矽與非晶矽三種。單晶矽的結構完整不容易破壞，光電轉換效率是矽太陽能板中最高，壽命也比較長，是相當好的太陽能電池，不過因為需要的純度高，處理時間長，所以相當的費時費力，成本也就相對的很高，目前單晶矽發電效率最高約２５％左右。-4-多晶矽則是為了降低成

8、本而產生的，純度與結構的完整度都比單晶矽低一些，不過製做時間也比較短，因為結構不完整而使的產生了懸浮鍵（danglingbond），懸浮鍵的存在會阻礙自由電子的移動而使轉換效率降低，而且結構不完整，容易遭到紫外線破壞結構，而使壽命也減少許多，不過成本相對的比單晶矽低上許多，目前多晶矽發電效率最高約２０％左右。非晶矽與上面兩種材料上有所差異，大多使用四氫化矽為材料，其吸光效果與光電轉換效果都很好，曾因特性類似絕緣體而被認為無法使用，但這問題已