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化學在光電工業之應用
太陽能板
盧上靖(4A3L0030)
陳亮宇(4A3L0065)
簡偵霖(4A3L0105)
大綱
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1.太陽能的應用---------------------------------03(盧上靖4A3L0030)
2.太陽熱能----------------------------------------05(盧上靖4A3L0030)
3.太陽電能----------------------------------------06(盧上靖4A3L0030)
4.太陽能熱發電---------------------------------07(簡偵霖4A3L0105)
5.太陽光發電-太陽能電池-------------------08(陳亮宇4A3L0065)
6.太陽能電池的充電發展--------------------09(陳亮宇4A3L0065)
7.太陽能面板介紹------------------------------10(簡偵霖4A3L0105)
8.太陽能板種類優缺點-----------------------11(簡偵霖4A3L0105)
9.太陽電池工業生產流程--------------------12(簡偵霖4A3L0105)
10.太陽電池材料種類-------------------------14(陳亮宇4A3L0065)
太陽能的應用
• 太陽能的應用主要可分為太陽熱能及太陽
電能的應用。
– 太陽熱能:發電、熱水、乾燥、空調、溫室
– 太陽電能:發電、電池
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太陽熱能
是一種利用太陽能的熱能（熱量）技術，主要是接收或
聚集太陽輻射使之轉換為熱能來使用。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。
如(下圖)所示，上方為玻璃或塑膠的透明蓋板，可允許
太陽能輻射進入箱內，吸熱管表面有一層薄氧化膜，此薄膜
能將吸收的熱能保存，防止熱能再逸出，當水流經管線時可
將所收集的熱移走，箱內底部為絕熱材料。
參考資料:http://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%A4%AA%E9%99%BD%E7%86%B1%E8%83%BD
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太陽熱能應用最普遍就是太陽能熱水器，應用太陽能
把水燒熱以供烹煮、沐浴、暖氣之用。
“太陽能熱水器”好處在哪裡?
環保效益:使用太陽能熱水器，比較使用化石燃料製造熱水，能減少對
環境的污染及溫室氣體二氧化碳的產生。 燃燒一公斤桶裝瓦斯約產生3
公斤二氧化碳。
節約能源:太陽能是屬於每個人的能源，只要有場地與設備，任何人都
可使用它。
安全:操作簡單、安全性高，不像使用瓦斯有爆炸或中毒的危險，使用
燃料油鍋爐有爆炸的顧慮。
不佔空間:太陽能熱水器裝在屋頂上或屋外，不會佔用任何室內空間。
具經濟效益:使用太陽能熱水器可減少電費或瓦斯費支出，正常使用下
太陽能熱水器是不易損壞，壽命至少在十年以上，甚至有到二十年的。
因為基本熱源為免費的太陽能，所以使用它十分符合經濟成本效益。
參考資料:http://solar.rsh.ncku.edu.tw/t01_structure.php
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太陽電能
• 現在的科學家致力研究於將太陽能轉換成廉價的
電力。
• 太陽能發電
– 一種是先將太陽輻射能轉換為熱能，然後以此熱能將
工作流體加熱變成高壓蒸氣，再利用高壓蒸氣推動渦
輪機發電，此稱為熱發電。
– 另一種則是經由半導體元件，將太陽光直接轉換為電
能輸出，此稱為光發電。
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太陽能熱發電
• 目前的太陽熱能發電技術以
槽線集熱型最成熟，可靠度
也最高，而且已商業化。
• 槽線集熱型是一種分布性的
集熱器，成排的追日拋物線
反光鏡將太陽光反射在各自
焦點處的集熱器上，集熱器為一封在真空玻璃管內的鋼管
所組成，此真空是為了防止對流造成熱損失，鋼管外層鍍
有陶磁材料，其吸收率高達0.96，而放射率在350℃時約
為0.19，鋼管內裝有工作流體以傳熱。
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參考資料:http://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%A4%AA%E9%99%BD%E8%83%BD%E7%99%BC%E9%9B%BB
太陽光發電-太陽能電池
• 太陽能電池又稱為「太陽能晶片」或光電池，是
一種將太陽光轉成電能的裝置。
• 太陽電池的基本構造是運
用P型與N型半導體接合而成
的，這種結構稱為一個
PN接面。
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太陽能電池的充電發展
• 太陽能電池應用在消費性商品上，大多有充電的問題，過
去一般的充電對象採用鎳氫或鎳鎘乾電池，但是鎳氫乾電
池無法抗高溫，鎳鎘乾電池有環保污染的問題。近年來超
級電容發展快速，容量超大，面積較小，加上價格低廉，
因此有部份太陽能產品開始改採超級電容為充電對象，因
而改善了太陽能充電的許多問題：
• 充電較快速
• 壽命增長5倍以上
• 充電溫度範圍較廣
• 減少太陽能電池用量（可低壓充電）
參考資料:http://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%A4%AA%E9%98%B3%E8%83%BD%E7%94%B5%E6%B1%A0
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太陽能面板介紹
• 太陽能板是在玻璃上塗上如四氯化矽等物質，再
以雷射切割將其分為數個所謂cell，並鍍上鋁導電
層，再塗上銅膠連上導線再連上儲電系統而成。
• 太陽能板的種類可分為以下三種：
• (1)單晶矽(Singlecrystal)
• (2)多晶矽(Polycrstal)
• (3)非晶矽(Amorphous)
• 各有所其優缺點，對於太陽能的轉換能力亦不同。
參考資料:file:///C:/Users/acer/Desktop/%E5%B0%88%E9%A1%8C%E5%A0%B1%E5%91%8A-%E5%A4%AA%E9%99%BD%E8%83%BD%E5%B0%88%E9%A1%8C%E5%A0%B1%E5%91%8A.pdf
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太陽能板種類優缺點
種類
優點
缺點
單晶矽
其轉換效率亦為目前所有類型之
太陽能板中最高的（20-25%左
右），性能穩定
多晶矽
成本比單晶矽低許多，製程上也
較簡單
初期並不很穩定，所以剛開始使
用的前一、兩年會發生結構劣化
問題，這會使得轉換效率降低
薄膜
可與建築物結合或是變成建築體
的一部份
多數量產薄膜太陽板轉換效率仍
無法與晶矽太陽板抗衡，所需安
裝面積大
聚光型
為發電效率高（可達35%~40% )
需要一個精準的追蹤裝置
（Solar tracker）將晶片對準太
陽，因此在整體造價上與矽結晶
系統相比仍然偏高
染料敏化
材料便宜、可在低溫、簡單的製
程製作，且具備可撓性、多彩性
與可透光性等特性
迄今無產業尚未發展完整；即便
目前實驗室效率達15%在生產上
仍有不少限制與突破點需克服
參考資料:http://www.kson.com.tw/chinese/study_23-8.htm
http://www.hengs.com/solarproducts-pv%20module.html
成本比較高
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太陽電池工業生產流程
矽料提純
拉晶或鑄錠
修角
切片
制備減反射膜
二次清洗
擴散制結
清洗制絨
印刷電極
燒結
參考資料:http://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%A4%AA%E9%98%B3%E8%83%BD%E7%94%B5%E6%B1%A0
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太陽電池材料種類
太陽電池的種類有很多，有非晶體、多晶體、、、等半
導體的、或三五族、二六族的元素鏈結的材料等。
其設計上主要透過不同的製程和方法，測試對光的反應
和吸收，做到能隙結合寬廣，讓短波長或長波長都可以全盤
吸收的革命性突破，來降低材料的成本。
就太陽能電池的發展時間而言，可區分為四個世代：第
一代基板矽晶（Silicon Based）、第二代為薄膜（Thin Film）、
第三代新觀念研發（New Concept）、第四代複合薄膜材料。
以下做大略說明
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第一代太陽能電池 發展最長久，技術也最成熟。種類可分為單晶矽多晶矽非
晶矽以應用來說是以前兩者單晶矽與多晶矽為大宗，也因應不同設計的需求
需要用到不同材料（例：對光波長的吸收、成本、面積......等等）。
第二代薄膜太陽能電池 以薄膜製程來製造電池，種類可分為碲化鎘銅銦硒化
物銅銦鎵硒化物、砷化鎵。
第三代電池與前代電池 最大的不同是製程中導入有機物和奈米科技。種類有
光化學太陽能電池、染料光敏化太陽能電池、高分子太陽能電池、奈米結晶
太陽能電池。
第四代 則針對電池吸收光的薄膜做出多層結構。
某種電池製造技術，並非僅能製造一種類型的電池，例如在多晶矽製程，既可製
造出矽晶版類型，也可以製造薄膜類型。
參考資料:http://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%A4%AA%E9%98%B3%E8%83%BD%E7%94%B5%E6%B1%A0
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