20 Sep 2008

太陽能轉換成電能

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太陽能轉換成電能
1.太陽能電池原理:
太陽能電池與一般的電池不同。太陽能電池是將太陽能轉換成電能的裝置,且不需要透過電解質來傳遞導電離子,而是改採半導體產生 PN 結來獲得電位。
當半導體受到太陽光的照射時,大量的自由電子伴隨而生,而此電子的移動又產生了電流,也就是在 PN 結處產生電位差。因此,太陽能電池需要陽光才能運作,所以大多是將太陽能電池與蓄電池串聯,將有陽光時所產生的電能先行儲存,以供無陽光時放電使用。
2.太陽能電池分非晶、單晶及多晶三種:
一、單晶矽的組成原子均按照一定的規則,週期性地排列,它的製作方法是把矽金屬(純度為 99.999999999%,11 個 9)熔融於石英坩堝中,然後把晶種插入液面,以每分鐘 2 ~ 20 轉的速率旋轉,同時以每分鐘 0.3 ~ 10 毫米的速度緩慢的往上拉引,如此即可形成一直徑 4 ~ 8 吋單晶矽碇,此製作方法稱為柴氏長晶法(Czochralski method)。用單晶矽製成的太陽電池,效率高且性能穩定,目前已廣泛應用於太空及陸地上。
二、多晶矽的矽原子堆積方式不只一種,它是由多種不同排列方向的單晶所組成。多晶矽是以熔融的矽鑄造固化而成,因其製程簡單,所以成本較低。目前由多晶矽所製作出的太陽電池產量,已經逐漸超越單晶矽的太陽電池。
三、非晶矽乃是指矽原子的排列非常紊亂,沒有規則可循。一般非晶矽是以電漿式化學氣相沈積法,在玻璃等基板上成長厚度約一微米左右的非晶矽薄膜。因為非晶矽對光的吸收性比矽強約 500 倍,所以只需要薄薄的一層就可以把光子的能量有效地吸收,且不需要使用昂貴的結晶矽基板,而用較便宜的玻璃、陶瓷或是金屬等基板,如此不僅可以節省大量的材料成本,也使得製作大面積的太陽電池成為可能(結晶矽太陽電池的面積受限於矽晶圓的尺寸)。
四、單、多晶太陽能電池較非晶太陽能電池能夠轉化多一倍以上的太陽能為電能,但單、多晶的價格比非晶的價格貴兩三倍以上,在陰天的情況下非晶體式反而與晶體式能夠收集到差不多一樣多的太陽能。所以,除非受到每單位面積產電功率的限制,否則的話,使用非晶體式太陽能電池板為更加划算的投資。
五、太陽能電池是利用太陽光與材料相互作用直接產生電力之一種無污染之可再生能源,尤其是太陽能電池在使用中並不會釋放包括二氧化碳在內之任何氣體,這可改善生態環境、解決地球溫室效應的問題,因此太陽能電池可望成為21世紀之重要新能源。