1.1 研究起緣與動機
能源是生活環境與國家經濟發展不可或缺的基本要素，一旦能源發 生短缺勢必會對國家的民生與經濟造成嚴重的衝擊。在 1973 年國際間發 生經濟動盪，因中東爆發以阿戰爭導致石油危機，這讓國際間體認到石 油供應並不是永遠穩定無虞的，每個人應正視這個問題並加以關注，嚴 重時可能產生社會經濟的衝擊，甚至危及國家正常運作。能源危機是 21 世紀的主要問題之一，能源需求量與一個國家的人口和經濟增長成正比，
在國際能源再生機構 International Renewable Energy Agency(IRENA)“全 球能源轉型（2019）”中，預計 2015- 2050 年期間世界能源消費總量將從 20％增加至 50％，圖 1-1 為預計的世界能耗圖 (國際能源展望 IEO, 2019)。
圖 1-1 預計的世界能耗圖(國際能源展望 IEO, 2019）
面對不可再生能源(如:化石燃料)的枯竭，國際積極的開發新能源，以
及為了滿足全球社會接受度、提供可持續能源發電以及世界電力需求的 能力，讓可再生能源成為全球主要替代能源。
尋求可靠並降低成本、提高效益和能持久的可再生能源，以應對未 來出現的能源需求量。在眾多可再生能源當中太陽能是最佳能源之一，
所謂太陽能是指來自太陽的能量，太陽已產生了數十億年的能量，為地 球萬物生命重要的能量來源，和不可再生能源(如:化石燃料)不同的是，
太陽能是可再生能源，取之不盡，且不需要運輸。使用過程不會產生環 境汙染，所以不會產生溫室氣體導致地球溫室效應加劇。現今太陽能經 過長期的研究與發展，相關技術運用於太陽能熱水、太陽能發電…等。
隨著太陽能的快速發展全世界的太陽能裝置量也逐年增加。本研究整理 出 目 前 全 球 近 八 年 太 陽 能 裝 置 現 況 如 表 1-1 ( 世 界 能 源 統 計 2019 BP Statistical Review of World Energy)。
表 1-1 近八年全球太陽能發電統計(世界能源統計 BP, 2019)
年份
2011 2012 2013 2014
裝置量(MW)
70,609 101,957 140,351 178,315
發電量(GWh)65,035 100,764 139,058 197,910
佔全球發電比例
0.29% 0.44% 0.59% 0.83%
年份
2015 2016 2017 2018
裝置量(MW)
226,661 298,248 392,263 487,829
發電量(GWh)260,739 328,378 453,517 584,630
佔全球發電比例1.07% 1.32% 1.77% 2.20%
在太陽能迅速發展下，許多國家也積極研發新的太陽能發電材料，
提高電池的轉換效率並降低成本..等，目前矽技術是最常見的。近年來，
已經開發了各種替代品，如非晶矽系列，而目前最受矚目的薄膜電池系 列特別強調新材料和製造技術，以及那些不斷發展的有機材料。雖然目 前新研發的材料還尚未完全商業化，但它們在未來發展具有相當大的發 展潛力。
而台灣所屬的環境為高溫及長日照地區，因此在技術方面上使用薄 膜太陽能電池很適合台灣環境，因薄膜太陽能電池相對於結晶矽電池較 耐熱，且具有低照度下的發電特性，並優於結晶矽產品(經濟部智慧財產 局, 2018)。
隨著目前太陽能的使用，國際持續蓬勃發展太陽能，雖然太陽能發 電過程並不會有溫室氣體的產生，但必須要考慮到整個太陽能發電系統 的生命週期，才能了解太陽能發電真正對環境產生的影響，因此需深入 探討分析。
1.2 研究目的
在了解研究起緣與動機後，因此本研究選定地面型為薄膜太陽能電 池銅銦鎵硒 CIGS 太陽能系統做為研究對象，案例位在屏東內埔的太陽能 系統案場，為地面型 CIGS 太陽能發電系統，將針對此系統進行環境影響 評估之碳足跡與能源回收期為研究，並透過收集國內外之相關文獻，及 已評估過的地面型發電系統文獻、環境衝擊評估與能源回收期文獻，了 解目前進行評估過地面型太陽能系統文獻的研究方法及使用限制等，並 且了解目前生命週期評估的碳足跡及能源回收期，分析目前研究所提出
的方法與建議，而本研究研究目的可歸納為:
一、 計算地面型 CIGS 太陽能發電系統之碳足跡 二、 計算地面型 CIGS 太陽能發電系統之能源回收期 三、 上述的分析結果與其他文獻之結果比較分析 四、 分析結果並給予建議改善方法
1.3 研究流程與架構
本研究先蒐集相關文獻，其中包含太陽能電池的介紹，了解目前國 內外的太陽能技術發展現況，以及本研究所應用生命週期評估發展的文 獻整理，再透過相關文獻擬定的評估方法，並利用生命週期評估軟體，
探討太陽能發電系統的碳足跡及能源回收期，最後評估的結果與相關文 獻做比較分析，本研究架構流程如圖 1-2。
圖 1-2 研究流程架構