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1、太 陽 能 電 池 (Solar Cell)第 九 組蕭 昱 恒 4 9 9 l0 0 4 9陳 思 翰 4 9 9 l0 0 9 1呂 健 儀 4 9 9 l0 1 0 5指 導(dǎo) 老 師 :葉 義 生 目 錄原 件原 理應(yīng) 用材 料效 率優(yōu) 缺 點(diǎn)參 考 資 料 太 陽 能 電 池 太 陽 能 光 電 池 簡(jiǎn) 稱 為 太 陽 能 電 池 或 太 陽 電 池 ， 又 稱 為太 陽 能 晶 片 ； 在 中 國(guó) 大 陸 稱 為 硅 晶 片 ； 在 物 理 學(xué) 上 稱為 光 生 伏 打 ( Photovoltaic )， 簡(jiǎn) 稱 PV ( photo = light 光線 ， voltaics =

2、electricity 電 力 )。 Photovoltaic希 臘 語 當(dāng) 半 導(dǎo) 體 受 到 太 陽 光 的 照 射 時(shí) ， 大 量 的 自 由 電 子 伴 隨而 生 ， 而 此 電 子 的 移 動(dòng) 又 產(chǎn) 生 了 電 流 ， 也 就 是 在 PN 結(jié) 處 產(chǎn) 生 電 位 差 。 因 此 ， 太 陽 能 電 池 需 要 陽 光 才 能 運(yùn)作 ， 所 以 大 多 是 將 太 陽 能 電 池 與 蓄 電 池 串 聯(lián) ， 將 有 陽光 時(shí) 所 產(chǎn) 生 的 電 能 先 行 儲(chǔ) 存 ， 以 供 無 陽 光 時(shí) 放 電 使 用 。關(guān) 於 太 陽 能 電 池 的 應(yīng) 用 有 一 般 家 庭 安 裝 於

3、屋 頂 上 以 加熱 洗 澡 水 或 太 陽 能 車 上 的 動(dòng) 力 來 源 。 由 於 太 陽 電 池 產(chǎn) 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(zhuǎn) 換 器 ， 換 成 交 流 電 ， 才 能 供 電 至 家 庭 用 電 或 工 業(yè) 用 電 。 太 陽 能 電 池 構(gòu) 造 太 陽 能 電 池 的 結(jié) 構(gòu) 圖 太 陽 能 電 池 發(fā) 電 原 理 (1) 太 陽 電 池 是 一 種 可 以 將 能 量 轉(zhuǎn) 換 的 光 電 元 件 ， 其基 本 構(gòu) 造 是 運(yùn) 用 P型 與 N型 半 導(dǎo) 體 接 合 而

4、成 的 。 半導(dǎo) 體 最 基 本 的 材 料 是 矽 ， 它 是 不 導(dǎo) 電 的 ， 但如 果 在 半 導(dǎo) 體 中 摻 入 不 同 的 雜 質(zhì) ， 就 可 以 做 成 P型與 N型 半 導(dǎo) 體 ， 再 利 用 P型 半 導(dǎo) 體 有 個(gè) 電 洞 (正 電荷 )， 與 N型 半 導(dǎo) 體 多 了 一 個(gè) 自 由 電 子 的 電 位 差 來產(chǎn) 生 電 流 。 太 陽 能 電 池 發(fā) 電 原 理 (2) 當(dāng) 太 陽 光 照 射 時(shí) ， 光 能 將 矽 原 子 中 的 電 子 激 發(fā) 出來 ， 而 產(chǎn) 生 電 子 和 空 穴 的 對(duì) 流 ， 這 些 電 子 和 空 穴均 會(huì) 受 到 內(nèi) 建 電 位 的 影

5、 響 ， 分 別 被 N型 及 P型 半 導(dǎo)體 吸 引 ， 而 聚 集 在 兩 端 。 此 時(shí) 外 部 如 果 用 電 極 連接 起 來 ， 形 成 一 個(gè) 迴 路 ， 這 就 是 太 陽 電 池 發(fā) 電 的原 理 。 應(yīng) 用 領(lǐng) 域種 類 應(yīng) 用家 用 發(fā) 電 系 統(tǒng) 從 2 0 W 至 4 kW， 視 需 要 量 與 經(jīng) 濟(jì) 情 況 而 定農(nóng) 業(yè) 灌 溉 及 抽 水 等 動(dòng) 力 系 統(tǒng)交 通 電 動(dòng) 車 、 充 電 系 統(tǒng) 、 道 路 照 明 系 統(tǒng) 及 交 通 號(hào) 誌電 訊 及 通 訊 無 線 電 力 、 無 線 通 訊備 載 電 力 災(zāi) 害 補(bǔ) 救小 功 率 商 品 電 源 太 陽 能

6、 板 (計(jì) 算 機(jī) 等 ) 戶 外 定 位 監(jiān) 視 系 統(tǒng) 電 子 式 公 車 站 牌大 功 率 電 子 發(fā) 電 系 統(tǒng) 人 造 衛(wèi) 星 太 陽 電 池 材 料 種 類 在 這 所 謂 的 電 池 （ Cell） 並 不 同 於 我 們 想 像 的 蓄電 池 （ Battery） 因 為 它 的 結(jié) 構(gòu) 只 有 薄 薄 的 一 片 矽 晶 片 (約 0 .3 mm) ， 比 一 張 名 片 還 要 薄 ,也 可 說 是一 片 超 薄 的 玻 璃 片 似 的 ， 在 這 些 商 品 化 的 太 陽 能電 池 中 ， 可 分 為 （ 1 ） 單 結(jié) 晶 矽 太 陽 電 池 Singlecrysta

7、l （ 2 ） 多 結(jié) 晶 矽 太 陽 電 池 Polycrstal （ 3 ） 非 結(jié) 晶 矽 太 陽 電 池 Amorphous等 三 大 類 常 見 的 太 陽 電 池 及 模 板 外 觀 單 晶 、 多 晶 、 非 晶 比 較材 料 優(yōu) 點(diǎn) 缺 點(diǎn) 發(fā) 展 方 向單 晶矽 太 陽 電 池 (1)效 率 最 高(2)發(fā) 電 力 與 電 壓 範(fàn) 圍 廣(3)轉(zhuǎn) 換 效 率 高(4)使 用 年 限 長(zhǎng) (一 般 保證 可 達(dá) 2 0 -2 5 年 ) (1)製 作 成 本 較 高(2)製 作 時(shí) 間 冗 長(zhǎng) (1)高 效 率 大 面 積 之PERL結(jié) 構(gòu)(2)增 加 可 利 用 的 光波 長(zhǎng)

8、 範(fàn) 圍 的 新 結(jié) 構(gòu)(3)提 昇 安 定 性多 晶矽 太 陽 電 池 (1) 製 程 步 驟 較 簡(jiǎn) 單(2) 成 本 較 單 晶 矽 太 陽電 池 低 約 便 宜 2 0 %(3) 可 用 於 陸 上 電 力 等應(yīng) 用 。 效 率 較 單 晶 矽 低 ， (1) 效 率 較 單 晶 矽低(2) 多 晶 的 切 割 及下 游 再 加 工 較 不 易 (1) 新 材 料 的 製 造(2) 大 面 積 、 高 效 率 、安 定 性 提 昇(3) 新 結(jié) 構(gòu) 非 晶 矽 電 池 (1 ) 成 本 最 低(2 ) 無 需 封 裝(3 ) 生 產(chǎn) 也 最 快(4 ) 產(chǎn) 品 種 類 多(5 ) 使

9、用 廣 汎(6 ) 低 功 率 (1)轉(zhuǎn) 換 效 率 較 差(2)戶 外 設(shè) 置 後 輸出 功 率 減 少 1520%的 光 劣 化 現(xiàn) 象 (1)改 善 光 劣 化 (安 定性 )(2)低 成 本 化(3)採(cǎi) 用 tandem cell結(jié) 構(gòu) 、 薄 層 化 層(4)透 明 a-Si太 陽 電池 太 陽 能 電 池 的 效 率要 判 別 一 個(gè) 太 陽 電 池 性 能 的 好 壞 ， 最 重 要 的 就 是 轉(zhuǎn)換 效 率 (h)， 轉(zhuǎn) 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

10、 功 率 時(shí) 的 電 流 與 電 壓 。 效 率 比 較 多 晶 矽 太 陽 能 電 池 ： 雖 然 效 率 方 面 比 單 晶 矽 太陽 能 電 池 的 低 。 不 過 ， 簡(jiǎn) 單 的 製 程 和 低 廉 的 成本 是 它 的 最 重 要 特 色 。 所 以 ， 在 部 分 低 功 率 的電 力 應(yīng) 用 系 統(tǒng) 上 ， 便 採(cǎi) 用 這 類 型 的 太 陽 能 電 池 。對(duì) 於 太 陽 電 池 來 說 最 重要 的 參 數(shù) 是 轉(zhuǎn) 換 效 率 ，目 前 矽 太 陽 能 電 池 中 的單 晶 矽 電 池 的 最 高 轉(zhuǎn) 換效 率 （ 實(shí) 驗(yàn) 室 ） 為 29%，多 晶 矽 電 池 為 24%，

11、非晶 矽 為 17%。 太 陽 能 電 池 優(yōu) 缺 點(diǎn) 比 較 (1 ) 太 陽 光 發(fā) 電 的 優(yōu) 點(diǎn) ： 太 陽 能 發(fā) 電 是 利 用 太 陽 光 來 發(fā) 電 ， 不 需 要 燃燒 石 油 ， 因 此 是 一 種 清 潔 乾 淨(jìng) 的 能 源 ， 而 且也 不 需 要 迴 轉(zhuǎn) 機(jī) ， 系 統(tǒng) 維 護(hù) 簡(jiǎn) 單 ， 無 噪 音 、可 阻 隔 輻 射 熱 、 或 可 設(shè) 計(jì) 為 半 透 光 。 太 陽 電 池 模 板 壽 命 長(zhǎng) 久 ， 可 達(dá) 二 十 年 以 上 太 陽 電 池 外 型 尺 寸 可 隨 意 變 化 ， 應(yīng) 用 廣 泛 發(fā) 電 量 大 小 隨 日 光 強(qiáng) 度 而 變 ， 可 輔

12、助 尖 峰 電力 之 不 足 (並 聯(lián) ) 太 陽 電 池 未 來 與 建 築 物 結(jié) 合 ， 將 可 普 及 化 。 太 陽 能 電 池 優(yōu) 缺 點(diǎn) 比 較 (2 ) 太 陽 光 發(fā) 電 的 缺 點(diǎn) ： 受 到 氣 候 的 影 響 ， 一 遇 到 陰 天 、 雨 天 發(fā) 電 能力 降 低 ， 夜 間 根 本 無 法 發(fā) 電 能 源 密 度 低 ， 若 要 獲 得 大 量 電 力 ， 就 需 要 廣大 面 積 。 由 地 面 上 照 射 的 太 陽 光 所 能 產(chǎn) 生 的電 力 是 每 平 方 分 尺 最 多 瓦 （ 轉(zhuǎn) 換 效 率只 有 ） 。 太 陽 電 池 所 產(chǎn) 生 的 電 流 為 直 流 電 ， 一 般 家 庭使 用 的 是 交 流 電 ， 所 以 太 陽 電 池 必 須 裝 設(shè) 變流 器 ， 其 收 集 的 電 才 能 為 一 般 家 庭 所 使 用 參 考 資 料網(wǎng) 頁 :http:/ 陽 能 電 池篇 名 ： 太 陽 能 電 池太 陽 能 主 要 有 兩 種 能 量 形 式 ： 光 能 與 熱 能PPT:太 陽 能 電 池 的 現(xiàn) 況 與 發(fā) 展 Unternehmenspr盲 sentation太 陽 光 電 發(fā) 電 The End