拜現代能源科技之所賜,隨著人類文明的發展,能源消耗量與日俱增,地球上所蘊藏之化石能源(石油、天然氣、煤)在大量開採下已將消耗殆盡,為解決能源危機,人們致力於開發永續能源,以低污染、容易取得、不易消逝之特質的太陽能,成為未來最理想的替代能源,太陽可說是地球上最大的能源,太陽光每日到達地面的能量約為全世界石油蘊藏量的1/4,近年來半導體材料突飛猛進,使得太陽能的轉換效率提昇,造就了太陽能熱力及發電的廣泛應用。

太陽能的發電量會隨地理位置、日照量而有所變動,然而可生產的電量有落差,而每瓩的系統裝置約需要3坪的面積,若想計算發電量,可參考公式:太陽光電系統的一年發電量=設置地區平均年發電量*(設置面積(坪)/3)。

(一)太陽能發電原理

太陽能發電的主要設備包含太陽能電板、專用電池、專用變頻器等,太陽能電板是發電的第一步,電板中的光電半導體接受陽光照射後,將輻射能轉換成直流電,再由光伏逆變器將直流電轉換為符合市電頻率的交流電,將產生的電力儲存於電池中,或與電網連接進行調度使用。

(二)影響太陽能發電量的因素

1.日照量
太陽能發電量與日照強度、日照時間成正比,因此發電量在陽光充足的夏日、日照時間長的低緯度地區成效較佳。

2.太陽能電板功率
太陽能的發電過程中,電板的運作功率會直接影響發電成效,其中半導體的品質、光伏逆變器的效能、輸電系統的電阻都會影響電板所生產的電量,以及輸送時耗損的能量。

(三)太陽能板的「能量轉換效率」

太陽能板的「能量轉換效率」反映其性能,百分比愈高,轉換效率愈高,太陽能板主要分為「晶態矽電池」和「薄膜電池」兩類,電池特性、轉換率及成本均不同。

1.晶態矽電池
分為單晶矽和多晶矽,需要安裝底架承托,對陽光的入射角度有較高要求,才能產生最高的轉換效率。

(1)單晶矽(Monocrystalline Silicon)﹕效率最高
是目前效率最高的晶矽太陽能電池,由矽晶體切割出來的薄片製成。製造過程中,把有特定方向的晶核浸入熔化了的矽當中,形成的矽晶體緩慢地提取出來。安裝接線後,便製成單晶矽電,光電轉換效率較高,價格比多晶矽貴。轉換率﹕18%至20%