3小時讀通太陽能電池

第1章 太陽能電池是什麼？
太陽能電池，就是使用太陽光發電的裝置。
外形為10cm平方的黑色玻璃，由數十片排成黑色平板狀。
安裝之後，可持續發電20~30年。
生產電力可供家庭使用，若有剩餘電力還可賣給電力公司。

1-1 太陽能電池的外型？
太陽能電池是熱門話題，幾乎每天都能在報紙與電視上找到太陽能電池這個名詞。
那麼，太陽能電池究竟是什麼？
1 太陽能電池的外觀
沒親眼看過太陽能電池，你應該也在電視、網路上看過太陽能電池車吧。這些車的外型設計，大多是有如蟑螂般扁平的概念車，上面貼滿了黑色方格板。
這些黑色平板，就是太陽能電池。正確來說，是太陽能電池的集合體。每一片方型黑色平板，就是一塊太陽能電池。太陽能車上的太陽能電池是實驗作品，為了追求輕巧、高效能而特別訂做。不過，一般家庭屋頂上所安裝的太陽能電池，和太陽能車上的電池實際上並沒有太大差別。

2 太陽能電池的形狀與顏色
基本上，太陽能電池長得像玻璃或磁器，可以製成任何大小與形狀，但最常見的還是邊長10cm左右的正方形，且四角稍微切成斜邊，這樣一片稱為「單元」（cell），又稱為「模組」。顏色通常為黑色，但不同種類，顏色也稍有差異。
將數十個太陽能電池單元排列起來，稱為模組（module），也是一般使用的單位。因此如果一般家庭要在屋頂上安裝太陽能電池，就會在屋頂上安裝數十片黑色平板模組。當光線照射到太陽能電池模組，就會產生電力，提供家中電器用品使用。



1-2 太陽能電池的功用？
太陽能電池，是將太陽光能轉換為電能的裝置。如前一節所述，太陽能電池的外型有如薄板，只要放在能照到陽光的地方即可。

1 發電所需的協助
太陽能電池在發電的過程中，住戶完全不需進行其他動作。只要請專家在屋頂、牆壁等能照到陽光的部分將太陽能電池裝置完成即可。接著只需要等待，太陽能電池自然就會發電。各個時段的發電量會顯示在計量表上，只要看表就可知目前是「喔！現在發電發很大！」，還是「好像沒什麼太陽。」完全不需要動手做些什麼。

2 電力用途
太陽能電池所產生的電力，可直接供應家庭使用。但由於太陽能電池所產生的是直流電，必須透過直交流轉換器，才能轉換為一般家庭電器所使用的交流電。
而且，太陽能電池是將太陽光轉換為電能的裝置，因此晴朗無雲的日子，陽光充足，發電量就多；陰雨綿綿的日子，發電量就少。因此還需要仰賴電力公司的供電，才不會影響日常生活。

3 電力販賣
在烈日當空的夏季，發電量有可能超過當天用量，這時您可以將節餘電力賣給電力公司，電力公司與政府會決定收購價格。因此有安裝太陽能電池的家庭，不僅可透過太陽能發電來節約電費，更可以轉賣多餘電力，增加收入。而這些收入，可加速回收太陽能電池的安裝成本。


1-3 太陽能電池壽命無限嗎？
太陽能電池並不便宜。如果花大錢安裝完成，沒多久就損壞，那可不妙。太陽能電池有多少壽命呢？可以使用多久？現在我們就來認識它。

1 太陽能電池的構造
如果分解乾電池，可以發現它由外側的金屬（鋅）容器（圓筒

第1章 太陽能電池是什麼？太陽能電池，就是使用太陽光發電的裝置。外形為10cm平方的黑色玻璃，由數十片排成黑色平板狀。安裝之後，可持續發電20~30年。生產電力可供家庭使用，若有剩餘電力還可賣給電力公司。1-1 太陽能電池的外型？太陽能電池是熱門話題，幾乎每天都能在報紙與電視上找到太陽能電池這個名詞。那麼，太陽能電池究竟是什麼？1 太陽能電池的外觀沒親眼看過太陽能電池，你應該也在電視、網路上看過太陽能電池車吧。這些車的外型設計，大多是有如蟑螂般扁平的概念車，上面貼滿了黑色方格板。這些黑色平板，就是太陽能電池。...

近來，太陽能電池可說是眾所矚目。本書的寫作意圖，正在於簡單明瞭地解答一個單純的問題：「什麼是太陽能電池」？
我想不少理工白癡，別說是太陽能電池，就連一般乾電池都不瞭解。因此希望有更多人能享受這本書的樂趣。若有人希望在自己家中安裝太陽能電池，本書可以幫助您掌握太陽能電池的基礎知識；若已經有一定程度的理解，本書也能幫助各位確認、整理既有的知識。
太陽能電池正如其名，是將太陽光能量轉換為電能的裝置。由於能量來自太陽，不需要任何燃料，也不會排放廢棄物。若以環保觀點來看，相信沒有比這更理想的裝置。
此外，太陽能電池完全沒有活動零件。完成之後就像一塊玻璃或瓷器，在安裝完成後，十幾年什麼都不用做，它就會靜靜地持續發電，直到表面汙損，無法繼續吸收太陽光為止。如此刻苦耐勞，自然受到好評。
但若是問我「所以，太陽能電池已經完美無缺了嗎？」我不能肯定。
矽（Silicon）是地殼中的元素之一，含量僅次於氧，因此可以不必擔心資源枯竭，但是製造太陽能電池的矽卻非常稀少而昂貴。為什麼含量豐富的矽竟然稀少昂貴呢？因為太陽能電池不能使用一般的矽，純度必須高達七個九以上！也就是說，太陽能發電需要「純度99.99999%以上的矽」。
從砂石中分離出來的高雜質矽，並沒有如此高的純度。必須要透過最高級的工廠設備，以及大量的電力消耗，才能製造出這種矽，如此的矽自然昂貴，太陽能電池的價格也因此水漲船高。
所以，我們是否能買到便宜的太陽能電池呢？科學家已經想出了幾個方案。其中之一就是提高發電效率（轉換效率）。目前一般的矽晶太陽能電池，轉換效率只有15%左右。如果能提升到30%以上，太陽能電池的市場價格便會降低一半。
另外，也可以減少高純度矽的用量。例如「薄膜太陽能電池」「非結晶太陽能電池」，就是根據此概念研發而成的產品，它們將矽的用量節省到極致。
降低矽的品質也是解決方案之一，「多結晶矽」便是如此。雖然轉換效率會因此降低，但成本表現提升不少。這也是目前市面上的太陽能電池最常用的形式。
然而從本質來看，我們不禁要問，太陽能電池真的非矽不可嗎？這種疑慮所得到的解答，便是「化合物型太陽能電池」「有機物太陽能電池」「量子點太陽能電池」等新世代太陽能電池。還有「串疊型太陽能電池」，是重疊以上數種太陽電池，將最上層太陽能電池沒用完的陽光交給下一層使用，若還有剩下再轉給更下層使用，把陽光利用到極致。
這就是太陽能電池過去、現在與未來的大致樣貌。很有趣嗎？本書將以簡單明瞭的順序說明這些問題。請輕鬆品味太陽能電池的一切奧妙。

近來，太陽能電池可說是眾所矚目。本書的寫作意圖，正在於簡單明瞭地解答一個單純的問題：「什麼是太陽能電池」？
我想不少理工白癡，別說是太陽能電池，就連一般乾電池都不瞭解。因此希望有更多人能享受這本書的樂趣。若有人希望在自己家中安裝太陽能電池，本書可以幫助您掌握太陽能電池的基礎知識；若已經有一定程度的理解，本書也能幫助各位確認、整理既有的知識。
太陽能電池正如其名，是將太陽光能量轉換為電能的裝置。由於能量來自太陽，不需要任何燃料，也不會排放廢棄物。若以環保觀點來看，相信沒有比這更理想的裝置。
此外，...