以適當科技與風險評估的角度來看太陽能系統

Presentation on theme: "以適當科技與風險評估的角度來看太陽能系統"— Presentation transcript:

1 以適當科技與風險評估的角度來看太陽能系統
班級:自控三甲 姓名:黃羽駿 學號:

2 前言 隨著地球上的非再生資源越來越少,人類迫切的尋找一些能替代性的環保能源－太陽能.風力.潮汐….等。
其中以太陽能最為取之不竭用之不盡。想想幾年之後，所有非再生的能源都消耗殆盡了，這時的太陽能將是無比珍貴的。而成本問題也不能短視近利的，花下去的金錢、空間，是可以在時間上換回的。 然而太陽能真的能如表面上的可以做到零汙染,或是不會有任何負面的影響?太陽能的利用是否真的勢在必行?

3 太陽能利用的方式 太陽能技術分為有源(主動式)及無源(被動式)兩種
有源是只利用電力或機械設備作太陽能收集，而這些設備是依靠外部能源運作的，例:太陽能光電及光熱轉換因此稱為有源。 無源的例子有在建築物引入太陽光作照明等，當中是利用建築物的設計、選擇所使用物料等達至利用太陽能的目的，由於當中的運作無需由外部提供能源，因此稱為無源。

4 光電轉換 光電轉換又稱太陽能光電。太陽能板是一種暴露在陽光下便會產生直流電的發電裝置，由幾乎全部以半導體物料（例如矽）製成的薄身固體太陽能電池組成。由於沒有活動的部分，故可以長時間操作而不會導致任何損耗。簡單的光電電池可為手錶及計算機提供能源，較大的光電系統可為房屋照明，並為電網供電。

5 光熱轉換 現代的太陽能科技可以將陽光聚合，並運用其能量產生熱水、蒸汽和電力。。原理是將鏡子反射的太陽光，聚焦在一條叫接收器的玻璃管上，而該中空的玻璃管可以讓油流過。從鏡子反映的太陽光會令管子內的油升溫，產生蒸汽，再由蒸氣推動渦輪機發電。

6 太陽能電池構造 太陽能電池係一種利用太陽光直接發電的光電半導體薄片(主要成分為矽), 它只要一照到光瞬間就可輸出電壓及電流. 而此種太陽能光電池 簡稱為太陽能電池,亦可稱為太陽能晶片。

7 矽的種類 矽為目前通用的太陽能電池之原料代表, 而在市場上又區分為: 1.單結晶矽 2.多結晶矽 3.非結晶矽. 而目 前市場應用上大多為單晶矽及非晶矽兩大類, 原因是：一.單晶效率最高. 二.非晶價格最便宜, 且無需封裝, 生產也最快. 三.多晶的切割及下游再加工 較不易, 而前述兩種都較易於再切割及加工。

8 矽的製程 原料: 冶金級矽精煉成電子級矽:分為三步驟
冶金級矽是由矽砂中將矽還原出來，為製造高純度多晶矽的第一步。生產過程將矽砂、焦碳、煤及木屑等原料混合置於一石墨電弧之加熱還原爐中於1,500~2,000℃高溫加熱，將氧化矽還原成矽 冶金級矽精煉成電子級矽:分為三步驟 步驟一： Si + 3HCl → HSiCl3 + H2. 以氯化反應合成TCS（Trichlorosilane,化學式為HSiCl3）。操作方式係於流體化床反應器內，將冶金級矽與氯化氫在氯化銅觸媒作用下完成，反應產物除TCS外，尚有其他矽氯化物（SiH2Cl2或SiCl4四氯化矽）。

9 步驟二： HSiCl3 (純度>98%)→ HSiCl3 (純度>6N) 以蒸餾方式製取高純度TCS，至少需要兩個蒸餾塔。 步驟三： HSiCl3 + H2→Si + 3HCl. 分解反應係將TCS通入高溫分解爐。在氫氣作用下，TCS分解成矽並沉積於高溫分解爐內之U型矽晶棒。由於TCS的分解溫度為1,100℃，U 型矽晶棒以電極加熱， 棒內溫度達1,500℃。為避免 TCS沉積於分解爐壁，造成操作之困擾，分解爐壁外需以大量冷卻水降溫。

10 四氯化矽SiCl4 在晶矽生產的過程，矽轉化成三氯氫矽，再用氫氣進行一次性還原，這個過程中最多有25%的三氯氫矽轉化為多晶矽，其余大量進入尾氣，同時形成四氯化矽副產品。這是一種具有強腐蝕性的有毒有害液體，遇潮濕空氣即分解成矽酸和劇毒氣體氯化氫，對人體眼睛、皮膚、呼吸道有強刺激，遇火星會爆炸，用於傾倒或掩埋四氯化矽的土地將變成不毛之地，樹木和草都不會生長；同時產量高，每生產1單位的多晶矽產品會產生約14單位的四氯化矽。

11 危機處理 目前處理四氯化矽的方法，多數是利用回收重複使用的方法，將四氯化矽返回到合成三氯氫矽的工序進行再利用，通過氫化為三氯氫矽後再作為多晶矽生產原料，可以將90%的四氯化矽經過多次循環而轉化掉，而這種方法需要輔以昂貴的設備及相當的技術，但這種處理方式投資大、能耗高、轉化率低、工序復雜這也是為什麼市場認為多晶矽市場有另一層隱憂。

12 結論 就巨觀的觀點來看太陽能的利用是可行的,太陽能的供應源源不斷，能量生產過程不會產生環境汙染，又不會消耗其他地球資源或導致地球溫室效應。但就微觀的角度來思考為了能有效利用太陽能轉化能量所生產得太陽能電池。過程中矽的提煉也會生產出有害的副產品四氯化矽SiCl4,似乎與環保的本意有些偏差。 所以中和以上觀點在多晶矽過剩的同時，付出重大汙染代價卻無法獲得相應收益的問題未解決前,我們應該更審慎的評估這樣的一個能源使用是否適當。

13 參考資料 太陽能-維基百科 太陽能電池用多晶矽原料製程技術展望產業特寫-新創事業處 鍾啟東 奇摩部落格-太陽能原料