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『化學專門課程』太陽能
2009/04/24 22:40:07瀏覽2760|回應1|推薦6

太陽能

一、太陽電池構造與發電原理

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的,其發電原理是將太陽光照射在太陽電池上,使太陽電池吸收太陽光能透過圖中的p-型半導體及n-型半導體使其產生電子(負極)及電洞(正極),同時分離電子與電洞而形成電壓降,再經由導線傳輸至負載。

簡單的說,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。

由於太陽電池產生的電是直流電,因此若需提供電力給家電用品或各式電器則需加裝直/交流轉換器,將直流電轉換成交流電,才能供電至家庭用電或工業用電。

二、太陽電池材料種類

a.單晶矽

又稱為單結晶、晶圓型。製程貴,發電量佳, 礙於晶圓型式,多半截圓型或圓弧造型,舖設時面積上無法達到最大利用及吸收。

b.多晶矽

又稱為多結晶。製程上較便宜,發電量略遜單晶矽,可截為正方形,舖設時可達到最大面積利用及吸收。其晶狀分佈,具有藝術效果,可為建築物外觀加分。另外,雖其結理易造成碎裂,但晶體可再利用做為項鍊等裝飾品。

c.非晶矽(可撓式)

成本便宜,發電率較差,且容易造成裂質化。但由於可直接鍍在玻璃及塑膠上面,與建築物可做最佳結合。除可做太陽光電系統發電用,室內型民生消費品也常見其應用,如:電子計算機、搖頭娃娃、玩具等。

三、太陽光電系統構件及特色

a.構成組件

太陽光電發電系統(PV system)主要是由太陽電池組列、電力調節器(Power Conditioner,即包括直/交流轉換器(Inverter)、系統控制器及併聯保護裝置等)、配線箱、蓄電池等所構成。

b.設置特色

具彈性設計空間:可因負載型式不同,作不同設計應用,具彈性設計空間,不受地理地形的限制。應用廣泛(小至消費性產品--如計算機,大至發電廠皆實用)。

  • 環保、節能:無需燃料、無廢棄物與污染,具節能效益。若裝置在建築物上,同時可避免太陽對建築物的直射,間接可降低建築物的熱效應。
  • 安靜沒有噪音:無轉動組件與噪音,安全性高、操作簡單。
  • 系統設備使用年限久:太陽電池壽命長久,可達二十年以上 。
  • 電力輔助:發電量大小隨日光強度而變,可以輔助尖峰電力之不足(併聯型)。
  • 與建築物結合:設計為阻隔輻射熱或半透光型模板,將可與建築物結合。

    四、太陽光電發電系統種類

    a.獨立型太陽光電系統

    使用蓄電池,白天太陽光電系統發電,並供負載及充電,夜間由電池供電,可以自給自足。

    1.系統設計考慮因素多(組列、蓄電池容量、負載與陰天日數等安全係數,最佳化設計複雜)

    2.一般充電控制器無 MPPT,搭配蓄電池使發電效能較差

    3.蓄電池每日>50%DOD深度放電、>0.2C充電,壽命短

    4.太陽光發電量與負載需求量不搭配時、太陽光之發電能量利用率偏低 (負載需求搭配與安全係數為互相矛盾之設計)

    5.PV-柴油發電機,PV-風力...等混合系統為改善之方法

    b.市電並聯型

    市電負載併聯,平時與太陽光電系統併聯發電,並供負載,不夠的電由台電供電。好比將市電電力系統當作一個無限大、無窮壽命的免費蓄電池。

    1.定義:換流器(Inverter)具有逆送電功能,可操作於併聯模式之太陽光電發電系統。

    2.適用地點:電力正常送達之任何地點

    3.工作方式 :白天 PV系統併聯發電、夜間由台電供電。方 將市電電力系統當作一個無限大、無窮壽命的免費蓄電池

    4.優點:系統簡單、不需安全係數設計、維護容易。 具最大功率追蹤(MPPT),發電效率高。 太陽光之發電能量利用率高

    5.缺點:
    停電時為將自動關機,因而無電可用,無防災功能。 一般併聯型Inverter無法直接搭配蓄電池使用 (具特殊功能者例外)

    c.緊急防災型

    和市電及蓄電池搭配。平時太陽光電系統併聯發電,並供負載及充電,夜間由台電供電。刮颱風、下大雨,電力中斷時,仍有足夠的蓄電池可以安排救災,待到市電回復時就沒有問題。

    1.定義:換流器(Inverter)具有逆送電功能,同時裝置蓄電池,可操作於併聯模式或獨立模式之太陽光電發電系統。

    2.適用地點:有防災需求(照明、汲水、通信….)之公共設施

    3.工作方式 :

       a.平時PV併聯發電、效率高、利用率高、夜間由台電供電

       b.視需要建置足夠之防災用電池,長時間停電時白天 PV 發電供負載並充電、夜間由電池供電,適合作為救災用電力來源

       c.蓄電池平時(或定時)浮充保養,不需每日深度充放電,壽命可以延長

    4.缺點: 包含兩種系統建置成本較高,系統較複雜

    資料來源:太陽光電資訊網

    資料來源:Ablerex-太陽能網站

     by 喉嚨有點痛的化學神

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    引用
    引用網址:https://classic-blog.udn.com/article/trackback.jsp?uid=chemicalgod&aid=2884073

     回應文章

    凌人醉舞
    等級:3
    留言加入好友
    XD
    2009/04/25 08:54
    你的字體好小喔
    能不能調大一點
    這樣會很累耶



    讓我將我的夢,一筆一筆的把它填滿。

    夢の奇幻浪漫簿主打─命運愛搞怪

    有空來坐坐吧!期待你的到來~
    化學神(chemicalgod) 於 2009-04-26 06:06 回覆:

    Dear 凌人醉舞:

        感謝您的提醒~已經做了調整~!!︿_____^

     by 穿著大衣的化學神