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本文件不代表官方立場，且作者已盡力確保資料的準確性，惟任何未經授權擅自使用本資料所造成的損害，作者不負賠償責任。. A4 　再生能源. A4 　再生能源. 4.1 　再生能源資源 4.2 　水力能 4.3 　太陽能 4.4 　風能 4.5 　生質能. A4 　再生能源. 4.3 太陽能. 4.3 太陽能. 4.3.1 太陽 光電 原理 4.3.2 太陽 熱能利用與原理. 學習目標. 4.3.1 太陽光電原理. 太陽輻射對地球的影響 (1/2) 太陽輻射給地球帶來光和熱，提供一個適合萬物生長的環境。

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  1. 本文件不代表官方立場，且作者已盡力確保資料的準確性，惟任何未經授權擅自使用本資料所造成的損害，作者不負賠償責任。本文件不代表官方立場，且作者已盡力確保資料的準確性，惟任何未經授權擅自使用本資料所造成的損害，作者不負賠償責任。

  2. A4　再生能源

  3. A4　再生能源 4.1　再生能源資源 4.2　水力能 4.3　太陽能 4.4　風能 4.5　生質能

  4. A4　再生能源 4.3太陽能

  5. 4.3太陽能 4.3.1太陽光電原理 4.3.2太陽熱能利用與原理

  6. 學習目標

  7. 4.3.1太陽光電原理 • 太陽輻射對地球的影響(1/2) • 太陽輻射給地球帶來光和熱，提供一個適合萬物生長的環境。 • 太陽輻射到達地球大氣層的強度取決於太陽的高度角、日地距離和日照時間。 • 一般而言，中午輻射強度大於早晚；夏季輻射強度大於冬季；低緯地區輻射強度大於高緯度地區 • 資料來源：香港天文臺(2013)，取自 • http://www.weather.gov.hk/climate_change/faq/faq_uc.htm

  8. 4.3.1太陽光電原理 • 太陽輻射對地球的影響(2/2) • 因為太陽輻射量在地球各區的分布不平均，導致各區熱量的差異，引起大氣擾動。 • 大氣環流將熱量和水汽從地球一個地區輸送到另一地區，從而交換高低緯度之間、海陸之間的熱量和水汽，促進地球上的熱量平衡與水平衡，同時也引起各類天氣變化及各地不同氣候。 • 未被大氣阻擋而能夠直達到地面的太陽輻射稱為直接輻射；而經過大氣散射或反射後抵達地面之輻射，則稱為漫射輻射，於地面接收到的總太陽輻射是指直接和漫射輻射二者之總和。

  9. 4.3.1太陽光電原理 • 太陽光能照度定義 • 太陽光能受時間、地點影響，因此制定一個全世界共同的測試環境以定義太陽能的輸出功率。 • AM0：外太空，~1400W/m2 • AM1：陽光通過1個大氣層之後的日照強度1000W/M2 • AM1.5：陽光通過1.5個大氣層之後的日照強度為844W/M2 (不同 Air Mass 代表不同太陽光光譜) • 溫度：25度 h=h0sec h：實際輻射路徑 h0：最短路徑

  10. 4.3.1太陽光電原理 • 太陽能光電池簡稱為太陽能電池或太陽能電池，簡稱PV（photo=light光線，voltaic=electricity電力），利用電位差發電，無電磁波產生，太陽電池(solar cell)是以半導體製程的製作方式做成。 • 太陽光電的發電原理，是利用太陽電池吸收0.2μm～0.4μm波長的太陽光，將光能直接轉變成電能輸出的一種發電方式。 資料來源：太陽能光電網(2013)，取自http://solarpv.itri.org.tw/aboutus/sense/principle.asp

  11. 4.3.1太陽光電原理 • 太陽電池構造與發電原理 • 太陽能光電池簡稱為太陽能電池，簡稱PV（photo=light光線，voltaic=electricity電力）。 • 太陽光電的發電原理，利用太陽電池吸收太陽光，將光能直接轉變成電能，目前轉換率低於30%。 • 太陽電池所產生的電，是屬於直流電(DC)，無法直接運用在日常生活中的各式家電用品或各式電器上。 • 太陽能電池通常需要加裝直流/交流轉換器(DC/AC)，將直流電轉換成交流電，才能應用在家庭或工業用電。 資料來源： 國立高雄應用科技大學(2013)，取自(20081023)_黃文堯先生演講，http://www.che.kuas.edu.tw/news/news.php?Sn=164

  12. 4.3.1太陽光電原理 • 太陽電池的種類 • 單晶矽(Single-crystalsilicon )太陽電池 • 又稱為單結晶、晶圓型。 • 此種太陽能板所發的電量佳，但是製程成本較高，受限於晶圓型式與造型，舖設時無法達到最大面積利用及吸收。

  13. 4.3.1太陽光電原理 • 多晶矽(Poly-crystalsilicon)太陽電池 • 又稱為多結晶。 • 相較於單晶矽太陽電池，製程上較便宜，不過發電量較單晶矽差。 • 優點是可以剪成正方形，可達到最大面積利用及吸收。

  14. 4.3.1太陽光電原理 • 非晶矽(Amorphoussilicon)太陽電池： • 可直接鍍在玻璃及塑膠上，通常與建築物建材結合，利於造型變化。 • 成本便宜，缺點是發電率較差，時間一久容易造成龜裂。 • 因為成本低與造型優，常見於室內型民生消費品，例如：電子計算機、搖頭娃娃、玩具等。

  15. 4.3.1太陽光電原理 • 薄膜式Thin film太陽能電池： • 目前各大學實驗室全面推動研究的太陽能板形式，包括薄膜多晶矽、化合物半導體、色素增感等有機太陽能電池等。 • 研究重心在提高更高的光吸收效率，透過可撓性可以廣泛用在玻璃、塑膠箔片、金屬等基材。 • 薄膜太陽能電池的特性是質輕、可撓曲性。

  16. 4.3.1太陽光電原理 • 太陽能電池可以把光能轉換成電能，主要構造是利用半導體材料，薄的ｎ型半導體置於較厚的ｐ型半導體上，當光子撞擊該裝置的表面時，ｐ型和ｎ型半導體的接合面有電子擴散，電流即可利用上下兩端的金屬導體將電流引出利用。

  17. 4.3.1太陽光電原理 • 太陽電池(solarcell)產生直流電

  18. 4.3.1太陽光電原理 • 優點 • 普遍性：太陽光照射的面積散布在地球大部分角落， 只有入射角不同而造成的光能有所差異，但至少是自 產能源，不必仰賴進口，無所謂的能源危機。 • 永久性：太陽的能量極其龐大，據估計至少有六十億年的期限。 • 無汙染性：現今使用最多的礦物能源，不外乎是汙染的問題，使用太陽能則無危險性及污染性。

  19. 4.3.1太陽光電原理 • 缺點 • 能量密度低：需要靠有效的收集與發展高效率的儲能設備才能有效利用。 • 穩定性差：受日夜氣候的影響，太陽的能量不斷的產生變化。 • 裝置成本過高：吸收太陽能的受光面積必須到達一定的規模才能有所成效，因此相對成本提高。

  20. 4.3.2太陽熱能利用與原理 • 太陽能使用方式，有以下三種： • 第一種方式：利用集熱管 • 太陽能熱水器是直接使用太陽熱能，此方法係將太陽熱能作集熱以製造熱水。 • 目前在臺灣中南部最常見的用塗黑的表面薄膜吸收太陽輻射，並利用透明面蓋在金屬導熱管與外界間製造一個空氣隔層，阻絕熱能逸散到外界。

  21. 4.3.2太陽熱能利用與原理 • 利用集熱管 真空管式太陽能熱水器(資料來源：香港再生能源網(2013)

  22. 4.3.2太陽熱能利用與原理 • 利用集熱管 資料來源：工研院能資所

  23. 4.3.2太陽熱能利用與原理 • 第二種方式：太陽熱能發電 • 此方式係將太陽熱聚焦，因此可產生幾百度高溫，將水變成蒸汽，可以用來推動汽渦輪機或熱機。 • 例如使用有碟型拋物面鏡將陽光聚焦，以推動史特林熱機來發電。

  24. 4.3.2太陽熱能利用與原理 • 第三種方式：太陽光電能 • 此方式係利用太陽能板（光電板），將太陽光轉變成電能。 • 再利用串並聯方式，以達到利用電能的效果。

  25. 4.3.2太陽熱能利用與原理 • 太陽能熱水器的用途： • 可以用於居家身體清潔、洗滌。 • 可以廣泛將太陽能熱水器運用在溫水泳池、餐飲旅館業以及農林養殖等需要長時間、大量熱水的各項熱水需求上，可以充分達到節能與環保的效益。

  26. 4.3.2太陽熱能利用與原理 • 應用 • 太陽能熱水系統 • 太陽能溫水游泳池 • 太陽能溫室 • 太陽能熱能發電系統

  27. ★延伸閱讀（參考資料） • 電腦網路資料 • 經濟部能源局發行刊物「能源報導」 • 工研院能源與資源研究所 • 工研院太陽光電科技中心 • 台灣電力公司 • 鹿威風力發電公司 • 彰芳、漢寶風力發電公司

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