台灣太陽能車      撰稿/詹輝煌

一、環保太陽能車啟動

太陽能車的造型，多將太陽能電池覆蓋車體，以增加光能的吸收面積；　太陽光電板是一種光電半導體薄片，當太陽光子打在光電板上，就會造成電荷移動，因而形成電流。
    太陽能車的關鍵組件，是表面覆蓋的太陽電池陣列，因太陽電池本身為特別構建之二極體，在兩層接合介面存在一內部電場，當受太陽光照射時，光子所提供的能量會激發內部而出現電子與電洞對，若用導線將此太陽電池與一負載連接起來，便形成一個迴路，電荷受內部電位作用即產生電流。太陽電池所產生之電流與電壓均很小，必須藉由串、並聯設計形成一陣列，方能獲得具使用價值的轉換電能。
    太陽電池陣列之電能可儲存於車內蓄電池組，提供車子啟動、爬坡時或陰天時車子行進所需動力來源。在陽光充足下，車子於平地行進時，由太陽電池陣列轉出的電能亦可直接驅動馬達。太陽能車之馬達猶如汽車之汽缸引擎，為車子之心臟，一般多使用永磁性直流無刷馬達，需配合適當馬達控制器，方可穩定及有效率地控制馬達動作表現。

目前，所有已知而可用的能源，最穩定取得最容易的就是太陽能了，太陽所放射的輻射能，能提供給地球一個非常巨大的能量來源，如果我們能將照射在地球表面上的陽光全部收集起來，則收集40分鐘所得的太陽能，可以相當於全世界 1年間所消耗的能源，由此可知，太陽光是不可輕忽的，但目前將這些太陽能有效轉換成電能的方法，仍停留在研發的實驗階段。

二、台灣太陽能車發展現況

　台灣有製作太陽能車經驗的大學，包括台大、高應大、南台科技大學、交大等。

台大太陽能車「福爾摩SUN」，使用的太陽能板級數，從傳統的「矽」太陽能板升級到「砷化鎵」太陽能板，能源轉換效率提升，另設計安裝可以控制計算車速及能量運用的車用電腦。車子加速後最快時速一百三十公里以上，可持續開八小時。從設計車型、在網路上標購太陽能板、製造車體打模、設計電腦等，甚至焊接封裝太陽能板，第三代車結合了太陽能車隊心血的結晶。

國立高雄應用科技大學，阿波羅太陽能車，改良研發阿波羅五號更輕、更快、性能更佳。阿波羅五號太陽能車長五米、寬一米八、高一米，設計流線減少風阻，全車重一百三十餘公斤，實地越野測試平均時速飆到一百三十公里。

南台科技大學研發太陽能車「 Phoenix 」（火鳳凰），造價新台幣七百多萬元，太陽能車隊歷時六個月完成，是教育部「技專校院發展學校重點特色專案補助計畫」項目之一，太陽能車全長四點九公尺，寬一點八公尺，高一公尺，重量一百三十公斤，較之阿波羅第四代一百七十公斤還少了四十公斤。「 Phoenix 」使用效率超過百分之二十三的太空級太陽能晶片，在陽光下可產生超過一點五千瓦的能量，最高時速一百二十公里。

交大學生太陽能車隊,一面培養接班人,一方面進行車況資料的收集,以參加車賽為目標。自民國八十二年起推出太陽能車，圓了自己動手造車同學的夢想。世界參賽隊伍不乏「學生車隊」，世界大賽不僅要跑完數千公里，希望能成為世界矚目的目標，讓台灣在國際上開拓出另一片天空。

太陽能車國際賽的遊戲規則裡，限制以太陽能光電版板作為動力來源，對於車體大小、車體重量也有規定。為了省能，一定得盡量減輕車殼的重量，捨棄厚重的鋼板或鋁板，改以更輕的材料。例如採用兼具強度與曲度的蜂巢材料作外殼，再與一種防彈背心用的材料膠合在一起，做成既輕又堅固的複合材料，能讓電力耗損大幅降低。除了減輕車體重量，車型必須朝更低的風阻係數來設計。當車子速度越快，風對車子所造成的壓力也會越大。不過只要外型設計的越符合氣動流線造型，便能有效的減低風阻係數，甚至反而能利用風力產生浮力，減輕車重。有些汽車，為了省能也講求低風阻係數，但太陽能車對於低風阻的要求，更為嚴苛。從太陽能電池焊接與封裝技術、電流最大功率控制器、車殼輕結構複合材料的研發設計，更加安全省能、更加聰明人性。 

    台灣位處於亞熱帶地區陽光普照，太陽能源取之不盡用之不竭，又沒有環保的疑慮，可積極開發太陽能源設備，太陽能車是將太陽的光能，直接轉變成電能而能行駛的車輛，太陽能車除了吸收太陽能的太陽能電池外，它的結構、設備與一般汽車或電動車類似。它也有轉向、懸吊煞車、車體等結構，但因為輸出力小，太陽能車要求結構輕、外型風阻係數低。

   1987年第一屆世界太陽能車大賽（World Solar Challenge）開始舉辦，由美國通用公司SunRaycer號以最快時速每小時67公里奪魁。通用公司的車隊凱旋歸國後，希望將太陽能車製作種子在美國本土萌芽，因此出資贊助在美國本土舉辦之太陽能車競賽，並以GM SUNRAYCE USA為名，當做是澳洲世界太陽能車大賽之熱身賽，使歷年獲得名次之學校，參加在澳洲舉辦之世界太陽能車大賽。

澳洲太陽能車大賽，每2年一次比賽，時間約10天，橫跨澳洲南北全長3010公里，最先抵達者勝出。北美太陽能車挑戰賽(North American Solar Challenge) 比賽時間約10天，每1年舉辦一次，這項全長2,500英里的太陽能車賽，堪稱全球里程較長的比賽。日本玲鹿太陽能車挑戰賽，每年一次，場內賽每天4小時，比賽2天，繞玲鹿賽車場最多圈者勝出。2004年的希臘雅典奧運，希臘觀光局辦拉力賽。

三、目前太陽能車設計要項

（一）、太陽能車使用的科技：

太陽能車的設計重點在於，如何有效使用有限的能量。因此，提昇太陽能電池板的轉換功率，與減輕車子的重量是兩項最重要的工作。從輕量化的目的來看，各個車隊無不使用大量的「複合材料」。從一開始的鋁合金車架，發展到目前的碳纖維一體成型車體，再搭配蜂巢結構材料的車殼部份；因此車重可以從以往的 200公斤以上，降到 170公斤以下的輕量化標準。 

（二）、公路長途熱身試跑

車子在動力系統的可靠度方面已有相當的程度，結構強度上也沒有問題。接著將針對前面所提的各項問題進行改善，改善完成之後，便要展開在公路上的試車活動，以驗證車輛的性能與可靠度，並磨練車手實際上路的經驗。同時建立一套完整的後勤、維修制度，以為將來比賽的準備。選定路況較佳的公路進行試跑，例如屏鵝、西濱公路等。試跑的目的主要是測試車輛本身的性能，能否達到長途行駛的水準，根據實際所遇到的狀況，加以記錄整理，作為建立後勤體系的參考。根據試跑所蒐集的資料，初步建立一套後勤體系，加以驗證、改進。希望在試跑過程中，獲得更多的經驗與資訊，作為將來比賽時的參考。

（三）、建立最佳的控制策略

由於太陽能汽車上的能源有限，必須盡可能將所有能源，有效的運用在驅動方面，因此對於太陽能車內，電力系統的各項狀態，有必要做通盤的掌控，並即時提出最佳的控制策略來運用這些有限的能量。

四、未來願景與展望

太陽能車的性能，如試圖作大幅度的提昇，高效率太陽能電池板的採購，約台幣七百萬，改良車體的製造與組件的採購成本，約需台幣三百萬元左右。參加國際比賽的經費等，約需四百萬台幣。要達成這個目標，除了足夠的經費支援之外，台灣產業界在設計、製造的支援，誠屬必要。

例如太陽能電池研發--太陽能電池的發電能源來自於太陽光，在選擇能量轉換的波長區間時，以符合太陽光之波長為較適合，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；太陽能電池的功能係以其轉換效率作為分等，當然效率愈高其價格就愈貴， 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；以現代焊接科技而言，在移動的狀況下使用太陽能電池，目前還是以太空級太陽能電池較為可靠；太陽能車是一項科技整合的產物，整體的發展有賴細部系統的研發與進步。

能源的運用兼顧環保已成共識，在全球化、後工業時代，太陽能車的研發推廣，是人類使用驅動工具，主流價值的思考方向。（作者：高雄市左楠繁榮促進會執行長、高雄市立新莊高中輔導主任）