第二章 文獻探討
第一節 太陽能發電系統簡介
第二章 文獻探討
本研究主要是由科技接受模式探討分析民眾裝置太陽能發電設備意願之因 素，故以太陽能發電系統、科技接受模式等相關文獻做探討研究，再以各構面之 關係與假設做推論研究，進而提出太陽能發電之有效推廣策略。
第一節 太陽能發電系統簡介
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。
圖 2.1 太陽電池構造與發電原理
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。
太陽能板 Solar panel
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silicon
目 前太陽光電系統中應 用最為廣泛
晶矽 Crystalline
單晶矽
Single Crystallin 12~20%
多晶矽
Poly Crystallin 10~18%
非晶矽 Amorphous
Si、SiC、SiGe、SiH、
SiO 6~9%
多化合物Compound 應 用於太空及聚光型太 陽光電系
單晶 Single Crystallin
GaAs、InP 18~30%
多晶Poly
Crystallin CdS、CdTe、CuInse 10~12%
奈 米 及 有 機 Nano and Organic
應用於有機太陽電池，屬 研發階段
TiO 1%以下
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2、各太陽模板描述如下，其形狀如圖 2.2 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。
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。
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。
透光型模板：
不論是單晶矽、多晶矽或非晶矽太陽電池都可建構成透光型模板，其最重要 的目的在是可和建材結合，變成建築的一部份。並可做防反射光的處理、太陽光 電系統構件及特色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。
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圖 2.2 常見的太陽電池及模板外觀
三、太陽光電發電系統種類
1、獨立型(Stand-Alone)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。
定義：使用蓄電池且換流器(Inverter)無逆送電功能之太陽光電發電系統。
適用地點：高山、離島、基地台…等市電無法到達處
工作方式：白天 PV 發電供負載並充電、夜間由電池供電，可以自給自足(必需搭 配蓄電池)
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考慮點：
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)
一般充電控制器無 MPPT，搭配蓄電池使發電效能較差 蓄電池每日>50%DOD 深度放電、>0.2C 充電，壽命短
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)
PV-柴油發電機，PV-風力...等混合系統為改善之方法 2、市電併聯型(Grid- Connected)太陽光電系統(圖 2.3)
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。
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。
適用地點：電力正常送達之任何地點
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
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
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)
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圖 2.3 市電併聯型(Grid- Connected)太陽光電系統 3、緊急防災型(獨立/併聯混合型)太陽光電系統
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。
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。
適用地點：有防災需求(照明、汲水、通信….)之公共設施 工作方式：
1.平時 PV 併聯發電、效率高、利用率高、夜間由台電供電
2.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
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3.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 缺點： 包含兩種系統建置成本較高，系統較複雜
圖 2.4 緊急防災型(獨立/併聯混合型)太陽光電系統
四、設置的面積及費用
設置太陽光電系統時應考慮設置地點與面積。 1 峰瓩*(kWp)太陽光電系統所 需使用 設置面積約為 10 平方公尺。
(峰瓩：大約是正中午時的陽光照射量下的太陽電池輸出功率。即約在攝氏 25 度時，以 1,000W/m2強度的陽光，光譜為 AM1.5 的照射，可輸出 1 瓩電力之太陽 電池容量，稱為 1 峰瓩。)
若與市電併聯維持穩定供電，四峰瓩可供一戶住家所需之電力。併聯型系統 1 峰瓩(kWp)設置成本約新台幣 25 萬元，平均一天發 6 度電以上（高雄地區）， 系 統耐用年限 20 年以上。
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獨立型系統需加裝蓄電池故成本較高，但可應用於緊急防災、救難及偏遠地 區之供電。
利用屋頂上設置的太陽光電模板將太陽光能轉換成電能，這樣所產生的電 力，沒有廢氣的排放、也不會產生污染、更沒有噪音，是方便又環保的能源。
太陽電池所輸出的電是直流電(DC)，但是一般家用的電器用品大多使用交流 電(AC)，因此需要透過直/交流電力轉換器(Inverter)，把直流電轉換成交流電，再 供給一般的電器來使用，例如：照明系統、電視、電冰箱、冷氣等。
五、光電轉換原理
太陽能電池主要是由多晶矽所組成的半導體原料。由太陽能電池所組成的太 陽能模組是將太陽光能直接轉換成電能的一種裝置。當陽光被矽原料吸收至多晶 矽結構，陽光能藉由衝撞電子的方式允許電子通過多晶矽原料，而進一步產生電 力(圖 2.5)。這種將陽光轉換成電的過程即稱為光電效應。因此，將太陽能發電系 統整合於一般房子的用電系統中，太陽能模組所生產的直流電將可被轉換成交流 電流而進行有效的使用。
圖 2.5 太陽能發電結構
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六、太陽能系統規劃流程
太陽能系統安裝程序詳如圖 2.6
圖 2.6 太陽能系統規劃流程
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