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為台灣能源短缺帶來無限希望-高應大太陽光電教育發展-

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Academic year: 2021

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中華民國100年5月 7 教育部推動永續校園計畫,同時落實再生能源 的教育與研究,透過德國太陽能協會協助,於2005 年國立高雄應用科技大學(簡稱:高應大)成立教育 部南部「太陽能學校」,主要是為了發展太陽光電 應用產業所需技術、促進太陽光電科技教育,前者 致力於開發設計及製作太陽光電載具、建材及消費 電子產品,後者則進行專業人員培訓,推廣大眾及 學生之太陽光電教育,希望經由訓練課程,提昇相 關基本知識與技能,為我國正在起飛的太陽光電產 業培育更多人才。

一、發展太陽光電模組應用技術

南部太陽能學校的「太陽電池模組封裝實驗室 」,其內部設備有全國大專校院最完備太陽電池模 組封裝設備,多年來投入相關產業企需的研發主題 ,並累積自有技術實力,諸如:太陽電池雷射切割 優化技術,由於太陽電池應用於產品開發常需配合 設計要求作適當切割,但經雷射切割後的太陽電池 其填充因子(Fill Factor; FF) 會受影響,填充因子的 高低是決定太陽電池模組輸出功率的主要因素,一 般模組廠對矽晶太陽電池切割後,填充因子下降 4% ~ 7% (相對值),經本實驗室的切割優化技術後 ,填充因子僅會降低0.202~1.496% (相對值)。太陽 電池串焊(Tabbing)製程技術,本實驗室利用熱風點 焊串接機(Tabbing Stringer)進行太陽電池串焊接, 採田口方法(Taguchi Method)針對矽晶太陽電池串 焊接製程中,各項焊接品質的影響因子(熱風溫度 、底板溫度、底板預熱時間、探針與焊線之接觸壓 力、焊接時間、冷卻時間、助焊劑種類等)進行實 驗分析,計算出的最佳參數組合應用於太陽電池焊 接製程,目前可達到焊接後的填充係數平均衰退 4.858%。客製化太陽電池模組封裝技術,本實驗室 主要是利用真空熱壓機(Laminator)施作太陽電池 模組封裝,除標準模組熱壓封裝製程外,亦成功地 將太陽電池封裝在薄膜(Tefzel ETEF)、壓克力、金 屬及各種建材上,開創太陽電池運用於各種商品上 的可能性,並可增進產品開發多樣性的變化!

二、開發多樣性太陽光電產品

南部太陽能學校自行研發帷幕式建材一體太 陽電池模組(BIPV),安裝於高應大的再生能源館之 空中花園上,容量總計8.16kW的模組,每年產出 1.2萬度的發電量,除了節省館內的用電量,且具 造型的透光型太陽光電組列,結合空中花園造景, 營造出悠閒寧靜的休閒空間,並於2008年獲我國太 陽光電發電系統設置最高榮譽--「金弈獎」,可作 為綠建築學習的典範。 我國自行車大廠美利達,委託高應大南部太陽 能學校開發太陽能電動腳踏車(Solar Bike),專為該 案開發出將太陽電池封裝於壓克力板材上,搭配以 雲彩設計的太陽電池模組,具美觀、輕量化、高透 光性的優勢,讓該電動腳踏車不但可於戶外直接應 用車上的太陽電池模組充電,也可使用市電對蓄電 池充電,完全不減損騎乘樂趣。此外,嘉藤電氣公 司合作開發太陽能衛星浮標追蹤器(Solar Satellite Buoy),該商品化產品使用太陽能學校所設計與生 產的高效率(17.5%)太陽電池模組,提供此遠洋漁 業衛星定位追蹤器所需電力。 此外,高應大南部太陽能學校亦積極推動太陽 能船在國內的發展,2006年底獲贈一艘德國原裝七 成新的太陽能船,由太陽電池模組封裝實驗室重新 設計並製作船上的透光型太陽電池模組,更新船上

為台灣能源短缺帶來無限希望

-高應大太陽光電教育發展-

艾和昌

國立高雄應用科技大學模具系 教授兼研發長

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8 百年紀念專刊 (中工高雄會刊 第18卷 第4期) 機電與儲能系統,並將此具休閒功能太陽能船在愛 河進行多次試航,亦辦理多次試乘活動,提供政府 官員、學校師生、社會大眾及相關業界等共同見證 「自然永續的陽光動力劃過水際間的感動」。經歷 近三年小型太陽能船實驗,高應大與高雄市交通局 、靖海造船公司與光寶科技合作打造之36人座的太 陽能觀光大型電動船,2010年2月於高雄真愛碼頭 下水啟航並開始營運,該船是結合國內先進太陽能 科技產業,應用在休閒觀光遊輪動力供電的新里程。

三、阿波羅太陽能車世界發光

阿波羅太陽能車發展可追溯到自1998年開始 ,當時國內大眾對「太陽光電」科技尚屬陌生,2000 年著手設計符合「世界太陽能車競賽」規定的參賽 型太陽能車「阿波羅三號」,此際方有廠商於台灣 設廠並投入太陽電池生產!2001年12月,製作完成 阿波羅三號太陽能車,最高時速可達到100公里, 當年接受國立科學工藝博物館邀請,於春節期間在 該館三角大廳舉辦「太陽能車特展」,此外,為參 加世界太陽能車競賽做好準備,亦成功地完成總長 約700公里「太陽能車—南北走透透」路試活動, 不僅讓國人知道阿波羅太陽能車性能已可媲美一 般汽車,同時也開創了我國太陽能車挑戰長距離一 般道路行駛成功之歷史紀錄。 2002年底指導專題學生完成阿波羅四號太陽 能車設計藍圖,且在團隊成員不分彼此、日夜趕工 下,阿波羅四號於2003年10月初製作完成,未及試 車便匆匆決定參加於澳洲舉辦的第七屆世界太陽 能車挑戰賽(WSC2003), 該競賽自1987年開賽以 來第一次有來自台灣的隊伍參賽,阿波羅太陽能車 隊雖首次參賽,卻能完成全程3,021公里賽程而名 列世界第七,同時是該屆亞洲隊伍中第一抵達終點 車隊,優異表現不僅已讓台灣打破世界太陽能車競 賽參賽零紀錄的歷史,同時也刷新了我國太陽能車 挑戰長距離一般道路行駛紀錄。2004年,團隊成員 再接再厲參加在在希臘舉行的太陽能車拉力賽「 Phaethon 2004」,該競賽作為廣義奧林匹克活動, 計有來自世界九個國家二十二隊參加,阿波羅四號 太陽能車為我國唯一代表隊,該車雖一度於拉力賽 前發生翻車意外,但終能克服萬難,繼續參賽,最 後贏得世界第四名成績。阿波羅五號太陽能車自 2005年起至2008年計參加六次世界太陽能車大賽 ,先後獲得台灣世界太陽能車拉力賽第二名、連續 兩屆日本鈴鹿夢幻盃第二名及三重縣知事獎、及澳 洲世界太陽能車挑戰賽冒險組第二名等佳績。2010 年6月以全新製作的新車--阿波羅六號參加美國太 陽能車挑戰賽(American Solar Challenge; ASC),不 僅是此次亞洲唯一參賽隊伍, 更是ASC舉辦二十 多年來,唯一完成比賽的亞洲隊伍,全車車重較歐 美所製車款足足少了100公斤,且全程無任何機械 故障或問題,受到各國車隊以及各界媒體矚目。回 顧太陽能車這十多年間的發展歷程,感恩這許許多 多人支持太陽能車計畫的實現,除期望太陽能車能 為台灣在世界大賽中爭取更高榮譽,讓世界看到台 灣!

四、促進太陽光電科技教育

「南部太陽能學校」對於推廣太陽光電能源教 育,透過許許多多的競賽、對外的展覽、科教的宣 導等等,打破傳統枯燥乏味的方式,讓學生以育教 於樂的方式來認識太陽光電,並加深學生印象。每 年七、十一及十二月均舉辦全國太陽能模型車競賽 及親子體驗營,分別針對國內大專、高中職、及中 小學生所舉辦。除此之外,南部太陽能學校並對外 開放再生能源館,在參訪過程中,學生可看到太陽 能模組製程,太陽光電模組應用在太陽能模型車、 以及太陽電池組列供電的再生能源館等,這可是別 處可看不到的珍貴畫面,當然,這可是要事先預約 才可享受到的福利喔!

五、結 語

「太陽能很好、知道的人很少」,最近日本福 島核能發電廠的核災,引起全世界的關注。因此, 各國政府將優先考慮太陽能發電的計畫與推動,從 而促成「太陽能產業」的快速發展,未來二十年, 太陽光電將會是一路成長的產業殆無疑議。高應大 「南部太陽能學校」建立教育所需之專業人才、教 材、教具資料庫,除了協助培養產業專精技術人才 外,也提供學生統整性的能源科技訓練,在推廣任 何的活動,都是以教育為出發點,其發展不僅符合 大學教育追求卓越精神,同時對於國家之永續經營 及經濟發展、業界整合科技人才之培育將有明顯而 實質之助益。

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中華民國100年5月 9 美利達(股)公司:太陽能電動腳踏車發電模組 美利達與高應大開發之太陽能電動腳踏車 太陽電池熱風串焊製程 嘉藤電氣太陽能海上衛星浮標追蹤器 高應大太陽能船 阿波羅六號太陽能車及隊員在芝加哥市科技博物館展示

參考文獻

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