太陽能發展 教師 張育禎

能源的種類與應用 能 源 太陽能、風力能、水力能、生質能、海洋能、地熱能… 再生能源 初級能源 石油、天然氣、煤、核能… 非再生能源 能 源 初級能源 再生能源 太陽能、風力能、水力能、生質能、海洋能、地熱能… 非再生能源 石油、天然氣、煤、核能… 次級能源 電能、汽油、煤氣、蒸氣、 電磁能…

太陽能發電原理 可見光 紅外光 紫外光 47% 44% 9% 能隙1.1eV 波長小於1100nm 太陽光頻譜的能量分布可分為 3 區塊：紫外光部分大約占 9％，可見光占 47％，剩下的紅外光約占 44％。 射線的波長越短，頻率越高，所具有的能量就越高，例如紫外線所具有的能量要遠遠高於紅外線。 (晶體矽的禁頻寬度在室溫下約為1.155eV，因此必須波長小於1100nm的光線才可以使晶體矽產生光電效應。) 以矽晶太陽能電池為例，由於它的能隙是 1.1 電子伏特，僅能吸收波長約 1,000 奈米以下的近紅外光、可見光及紫外光的部分。 約300(400)~1100左右的光才可以被利用。 至於波長較長的紅外光則完全無法吸收。 此外，太陽光中短波長的藍紫光光子能量雖然高，但照射到矽晶太陽能電池時，也僅有等同於近紅外光的較低能量被利用，其餘轉為熱 還有一些光的折射，如果全反射的光也無法應用。 這是矽晶太陽能電池效率難以超越 40％ 的主要原因。

單結晶矽太陽電池 SINGLECRYSTAL 太陽能板種類 單結晶矽：轉換效率高，成本高，壽命長 非結晶矽：無須封裝製作容易，成本低，輸出效率低但容易對光有反應、壽命短 但是非晶矽有兩種解釋 一種是說 內部排列沒有規則 另一種說法是 非前兩者的都屬這類 所以上網找非晶矽 眾說紛紜 非晶矽(AMORPHOUS)乃是指矽原子的排列非常紊亂，沒有規則可循。一般非晶矽是以電漿式化學氣相沈積法，在玻璃等基板上成長厚度約一微米左右的非晶矽薄膜。因為非晶矽對光的吸收性比矽強約 500 倍，所以只需要薄薄的一層就可以把光子的能量有效地吸收，且不需要使用昂貴的結晶矽基板，而用較便宜的玻璃、陶瓷或是金屬等基板，如此不僅可以節省大量的材料成本，也使得製作大面積的太陽電池成為可能（結晶矽太陽電池的面積受限於矽晶圓的尺寸）。缺點為壽命僅有短短的2年左右。 單結晶矽太陽電池 SINGLECRYSTAL 多結晶矽太陽電池 POLYCRYSTAL 非結晶矽太陽電池 AMORPHOUS

太陽能發電原理 3價 正極 +硼 P型半導體 矽 +磷、砷 N型半導體 5價 負極

太陽能發電原理

太陽能發電原理

太陽能薄膜電池 矽薄膜技術 化合物半導體技術 新興材料技術 非晶矽 微晶矽 薄膜多晶矽 銅銦鎵硒CIGS 碲化鎘CdT 砷化鎵 有機電池 奈米技術 球狀矽技術等 奈米技術就像是奈米碳管 奈米碳管當作電子通路 因為很小 一次只可以有一個電子通過 有機電池與奈米技術的太陽能 已有量產 我們可以發現 後來的太陽能技術都以薄膜未發展方向 時讓矽以點滴的方式落下形成球狀的快速凝固。 球形矽太陽能電池的矽使用量只有多晶矽太陽能電池的1/5-1/7。 目前的轉換效率約11.7%。

染料光敏化 太陽能薄膜

非晶矽太陽能板 一種可以印在軟塑膠上的太陽能板「塗料」。 研究員 Somenath Mitra 甚至表示未來我們都可能「以家用噴墨印表機印出一張張的太陽能板來」。 但是非晶矽有兩種解釋 一種是說 內部排列沒有規則 另一種說法是 非前兩者的都屬這類 所以上網找非晶矽 眾說紛紜 非晶矽(AMORPHOUS)乃是指矽原子的排列非常紊亂，沒有規則可循。一般非晶矽是以電漿式化學氣相沈積法，在玻璃等基板上成長厚度約一微米左右的非晶矽薄膜。因為非晶矽對光的吸收性比矽強約 500 倍，所以只需要薄薄的一層就可以把光子的能量有效地吸收，且不需要使用昂貴的結晶矽基板，而用較便宜的玻璃、陶瓷或是金屬等基板，如此不僅可以節省大量的材料成本，也使得製作大面積的太陽電池成為可能（結晶矽太陽電池的面積受限於矽晶圓的尺寸）。缺點為壽命僅有短短的2年左右。

太陽能薄膜 以CELL取代WAFER—【模組化】 可以切開始用 遮三片之後的效能才大大減少

薄膜 vs 晶圓硬板 9~12% 15~18% 銅、銦、鎵、硒化合物 薄膜型 碲、鎘化合物 晶圓型 太陽能電池分類 主要材料 光吸收能力 發電穩定性 轉換效率 薄膜型 銅銦鎵硒 銅、銦、鎵、硒化合物 吸光範圍廣 穩定性高 無光衰竭 9~12% 碲化鎘 碲、鎘化合物 8.5~10.5% 非晶矽 矽 可吸收光譜有限 有光衰竭現象 5~8% 晶圓型 單晶矽 多晶矽 15~18%

薄膜 vs 晶圓硬板 50% 90%

太陽能MP3 太陽能充電器

太陽能建築 右圖是方舟底部 太陽能屋瓦

無人駕駛太陽能飛行器 – 14天記錄(2010.07) 上一次的紀錄是54小時

太陽能方舟 右圖是方舟底部

太陽車發展 1978年，世界上第一輛太陽能汽車在英國研製成功，時速達到13公里。 1999年5月巴西聖保羅大學的科研人員設計出一款新型太陽能汽車。最高時速超過100km。 2003年荷蘭學生製造的“Nuna II”（紐納2號）創造了太陽能汽車最高時速170公里的新世界紀錄。 2008北京奧運納入太陽能車馬拉松賽。

世界紀錄 2006世界太陽能車拉力賽 日本隊以165公里的超高時速，打破金氏世界記錄! 太陽能車限速137公里的金氏世界錄 南臺灣舉辦的活動

筱塚在全長3公里的跑道上共行駛了7次，從中選出兩次最快成績取其平均值。 據日本《產經新聞》2014年8月20日報導，2006世界太陽能車拉力賽。此次時速達91.3公里，超過88.8公里的原紀錄，將申請認證金氏世界紀錄。 筱塚在全長3公里的跑道上共行駛了7次，從中選出兩次最快成績取其平均值。 南臺灣舉辦的活動

你知道太陽能車長怎樣嗎？ 太陽能車結構介紹

車身 ＝＞置放所有零件的”殼”

太陽能馬達、太陽能板 ＝＞動力來源 一般玩具馬達空載要250mA 才起動, 也就是說太陽能專用馬達可省電25倍) 適用電壓為 0.5V~ 6V ( 最多可串聯晶片6片即 得6V150mA或最多可並聯晶片12片即得6V300mA 晶片一片, 1伏特 ( V )150毫安( mA ). 太陽能馬達、太陽能板 ＝＞動力來源

齒輪組＝＞將馬達的力傳到輪子上

輪軸 ＝＞連接輪子的棒子 軸承 ＝＞承接輪軸與車身 (讓輪軸穿過去的洞) 輪子 ＝＞就是輪子

軸承

仔細看！看看別人的作品有哪些巧思值得參考 作品欣賞 仔細看！看看別人的作品有哪些巧思值得參考

創意太陽能車設計製作大賽 活動為期： 4節課(設計-製作-測試) 評分方式： 製作成績 50% 競賽成績 30% 競賽場地： 設計單 10% 製作成績 50% 競賽成績 30% 設計單 10% 平常成績 10% 競賽場地： 操場跑道—PU喔!!

你應該會需要的材料 太陽能板 (低電流)馬達*1 齒輪（自行設計） 皮帶輪、皮帶(自行設計) 輪軸 太陽能車其他材料 車身材料 軸承材料 輪子材料

齒輪比計算 大齒輪數：30 -- 馬達 小齒輪數：15 -- 輪子 大齒輪：30 中齒輪：15 小齒輪數：5 轉速：1 2 6 30 15 大齒輪數：30 -- 馬達 小齒輪數：15 -- 輪子 30 15 1 0.5 = 馬達轉1圈 被動齒輪轉0.3圈 大齒輪：30 中齒輪：15 小齒輪數：5 轉速：1 2 6 30 15 5 * 馬達轉1圈 被動齒輪轉6圈

製作注意 扭力VS速度 --基本上還是要馬達減速 輪胎大小、摩擦力 車重(太陽能板、馬達) 齒輪咬合