第二章 文獻探討
第一節 太陽能簡介
國
立 政 治 大 學
‧
Na tiona
l Ch engchi University
13
第二章 文獻探討
第一節 太陽能簡介
本節為太陽能的基礎介紹及探討，其中包含太陽能電池與太陽能系統的簡介與 應用。
一、太陽能電池簡介
太陽能電池(Solar cell)亦稱作太陽能晶片，是一種以太陽光為能量來源的光 電半導體薄片，在高純度的矽基材中，掺入部分3A與5A族元素，便形成P 型與N型半導體。當受到日光中某些波長的光照射時，會產生光生伏特效應 (Photovoltaic effect)使得電池內部產生電位差，驅使電池內的電子移動而產 生電流(莊嘉琛，2008)。
資料來源：國立台灣科學教育館 圖2-1 太陽能電池發電原理
‧ 國
立 政 治 大 學
‧
Na tiona
l Ch engchi University
14
太陽能電池可用多種材料製成(圖2-2)，最主要的材料是矽(Silicon)，佔 有約96%以上的市場，矽電池分為三種，按照其轉換效率由大至小依序是 單晶(Mono-crystalline)、多晶(Multi-crystalline)與非晶(Amorphous)，差別在 於矽原料內部晶體排列形式的不同(如圖2-3所示)，三種不同矽電池的比較 如表2-1所示。
資料來源：工銀投顧(2008) 圖2-2 太陽能電池材料種類圖
圖2-3 晶體結構之比較圖 資料來源：張子文(2000)
‧ 國
立 政 治 大 學
‧
Na tiona
l Ch engchi University
15
表2-1 以矽為原料之太陽能電池種類比較表
資料來源：經濟部能委會(2014)，本研究整理
二、太陽能發電系統簡介
單一太陽能電池所輸出的發電量畢竟有限，為了提高發電量，將許多太陽 能電池經過串並聯組合封裝後，就成了太陽能電池模組(Solar module)，再 將多個太陽能電池組合而成更大的方陣或列陣(array)，如圖2-4，配上蓄電 池、變壓器、控制器與換流器等設備，即形成一套太陽能發電系統
(Photovoltaic system, PV system)，又稱光伏打系統(莊嘉琛，2008)。圖2-5為 太陽能電池的產業鏈及各階段的太陽能公司。
圖2-4 太陽能電池組裝示意圖 資料來源：張子文(2000)
‧ 國
立 政 治 大 學
‧
Na tiona
l Ch engchi University
16
整個太陽能電池的分類主要為基板式與薄膜式兩種為主，而依工銀投資 (2008)的報告指出，目前台灣以矽晶圓式太陽能電池為主流，2007矽晶圓式太 陽能電池安裝量佔整體太陽能電池安裝量九成。在台灣的太陽能價值鏈中，因 成本考量與發展考量，目前以基板式的多晶矽為主，故本論文以多晶矽來探討 台灣太陽能電池的價值鏈。
資料來源：工研院IEK(2010) 圖2-5 台灣太陽能電池產業鏈
‧ 國
立 政 治 大 學
‧
Na tiona
l Ch engchi University
17
1. 太陽能發電系統相關名詞簡介
以下簡介幾個太陽能發電系統之相關設備，將名稱與功能整理如下：
表2-2 太陽能發電系統相關設備介紹
2. 太陽能發電系統種類介紹
目前台灣地區常見的太陽能發電系統有以下三種：
(1) 獨立型太陽能蓄電系統
顧名思義為單一獨立發電系統，未與其他電力系統聯結，將太陽光產 生的電力經由控制電路，儲存到聯結蓄電池組內，再視需要經由逆轉 變流器，將蓄電池內的直流電轉變為交流電，通常設置於市電不易運 輸的偏遠地區，見圖2-6。
‧ 國
立 政 治 大 學
‧
Na tiona
l Ch engchi University
18
圖2-6 獨立型太陽能蓄電系統 資料來源：工研院太陽光電資訊網
(2) 反饋式太陽能發電系統
概念上是一種電力輸送為雙向的發電系統，當用電負載較大，太陽能 供應的電力不足時，就向電力公司(市電)購買電力，而負載較小或不 使用電器時，可以將多餘的電力賣回給電力公司，見圖2-7。
圖2-7 反饋式太陽能發電系統 資料來源：工研院太陽光電資訊網
‧ 國
立 政 治 大 學
‧
Na tiona
l Ch engchi University
19
(3) 市電併聯型太陽能發電系統
此類型的發電系統特色是，透過換流器將發電系統輸出的直流電轉為 交流電，並與市電系統互接使用，太陽能充足時使用太陽能發電系統 輸出的電力供應，在太陽能電力不足時，瞬間改由市電供應，因此不 會影響一般電器的正常使用，並可達到節約用市電的目的，見圖2-8。
圖2-8 市電併聯型太陽能發電系統 資料來源：工研院太陽光電資訊網