關於太陽能

太陽能係指響太陽光攞能源。太陽能係好傳統嘅能源，但係發達國家咁重視係十九世紀嘅事。因為化石燃料愈來愈少，用環境成本又高，太陽能開始變得吸引。響山卡啦地方，同太空，好多地方都用太陽能。

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太陽能源

太陽所產生的光和熱，是帶給地球多采多姿生態的原動力。因為有太陽源源不斷的向地球傳遞能源，植物才得以進行光和作用，將太陽能轉換為自身的養分。而動物再藉由攝取植物，從而得到自身活動所需之能源。所以太陽能可以說是地球上一切生命的基礎。

同時我們可以看見太陽能以許多不同的風貌呈現。風，環繞在我們四周，無論是宜人的微風，或是狂烈的暴風。其本質都是由太陽能源所引發的，當太陽將熱能傳遞到地球時，由於地表吸收熱能的效益不同，因此會產生溫度上的差異。而溫度上的差異隨即造成了壓力上的差異，而風就依靠著大氣中地區上壓差的不同而吹起了。而人類很早以前就懂得利用這一不同型態的太陽能，如歐洲荷蘭的風車，到最近盛行於歐洲的風力發電。依據最新的報導，歐洲大部分的國家都決定加強風力發電的比重。因為歐洲處於西風地帶，其地理環境十分適合風力發電。再加上近代環保意識的高漲，使得傳統的火力發電廠與核能發電廠受到嚴格的批評。如果我們加以追根究底，我們現今所謂的發電廠，除了核能發電廠以外，都可以看做是將既有的太陽能轉換出來而已。如火力發電廠，其所需的石化燃料，便可以看做是上古時代經年累積下來的太陽能。那或許有人會問，水力發電跟太陽能有關係嗎？答案是肯定的，因為水力發電是藉由將山中湖水的位能加以轉換為推動渦輪發電機的動能。當然，水之所以會存在於山上，便是藉由降雨的機制而產生的，而降雨即是氣象變化的一種，我們之前也提到過，地球上的氣象變化便是由太陽的能源產生的。

聰明的人類很快就想到，既然我們現在所使用的能源大部分都來自於太陽，那我們為什麼不直接向太陽要能源呢！而這也就是現今太陽能發電的構想。現今我們直接轉換太陽能的方式有兩種：(1) 收集熱能 (2) 轉換光能。

以收集熱能來說，小規模的民生利用方面，便是我們現在經常看到的太陽熱水器。較大規模方面則有所謂的集熱式太陽能發電廠，此種太陽能電廠的運作原理是將太陽光以反射鏡加以集中，藉著集中太陽能所產生的高熱來使水汽化產生蒸汽，進而推動渦輪發電機產生電力。

以收集光能來說，大多是利用所謂的太陽能電池板來將光能直接轉換為電能。較小型的如電子計算機上的太陽能電池板，較大型的如在房子貼上許多太陽能板，藉以達到電力自主的目的。而和太空科技有直接關係的要算是衛星上的太陽能板，現今幾乎所有的衛星的運作都得依賴太陽能電池板來提供電源。所以人造衛星給人的一般印象除了許多的天線外，便是一片片包附在衛星本體上的太陽能板，或是宛如翅膀一般展開的太陽能板。同時太陽能在太空技術方面的應用，有一項引人注目的應用，那所謂的太陽能衛星。太陽能衛星的功用為將自太空中所獲得的太陽能，經由太陽能板轉換為電能後，再以微波的形式傳回地面上的接收站。原本太陽能衛星的構想是由美國的彼得.克雷沙於1968年所提出，當時的時空背景恰巧適逢能源危機，因此各國莫不積極的尋找替代能源。不過當危機一解除，美國政府對太陽能衛星的態度也趨於冷淡。然而到了最近，因為環保意識的抬頭，與石化能源逐漸枯竭。因此許多外國政府又漸漸的將注意力移到太陽能衛星上。目前較有名的研究計畫有日本的SPS2000太陽能衛星研究實驗計畫。不過此種衛星尚在研究與實驗的階段，因為依照現今的太空運輸技術，在軌道上建造大規模的太陽能發電衛星，其成本比現有的任何形式的發電費用要貴上數十倍。太陽能衛星在太陽能發電效益上要比地面太陽能發電效能高上十倍。其原因除了單位面積所接收的太陽能強度較高外，最大的原因為太陽能衛星較不受日夜變化而影響發電效能。因為太陽能衛星的缺點除了易受氣候因素影響，即設置的地點要有充足日照。同時夜間不能發電更是太陽能發電的一項致命傷。不過就太陽能發電衛星而言，這些問題都可以迎刃而解。因為位於太空中的太陽能衛星沒有受氣候影響的問題，同時除了進入地球陰影處而無法發電外，幾乎可以全年無休的提供源源不絕的無限能源。不過太陽能衛星至今仍無法實現的因素除了建造與運輸費用昂貴外。另一項因素是地面接收站的建設問題。基本上地面站的設計需要極為寬廣的土地，如此才足以安排接收自衛星傳送過來的微波接收天線網。不過這些技術問題相信在數十年後將得以解決，再加上石化能源枯竭的日子漸漸逼近，因此太陽能衛星的利用是潛力無窮而且是具有前瞻性的。

參考資料
http://content.edu.tw/primary/nature/ph_hs/phnet/overview/g1/l217-1.htm

太陽能所運用的技術相當廣泛，包括太陽能熱水器、太陽能電池等相關領域。以此兩方面的領域來說，國內均有不凡的成績。



國內運用太陽能的技術，大約分為兩個面向：一為熱能的太陽能熱水器，二為由光直接轉換電的太陽能電池。對於前者，政府相關單位訂有非常明確的補助及執行方案，並鼓勵民眾廣為設置；關於後者因其應用範圍相當廣泛，所以為各大專院校及學術研究團體的研究重點。

太陽能光電池（Solar cell）又簡稱太陽能電池，它是一種光電半導體薄片，是利用太陽光直接發電。此類的薄片只要照到光，短時間內便可輸出電壓及電流。現階段來說，矽（silicon）是太陽能電池的主要原料。然而，矽又可分為：單結晶矽、多結晶矽、非結晶矽等三類。因為單晶的效率較高，非晶的價格最為便宜，所以市場大多為單晶矽及非晶矽兩大類。

太陽能電池的發電能源來自於光的波長，太陽光是一種全域波長，太陽能電池以陽光或白熾燈的波長較為適用，而太陽能電子計算機上的太陽能電池是屬於室內型的非晶，若拿至戶外曝曬，會損壞內部的零件。

　

不斷創新的太陽能車

事實上，大家所熟知的太陽能車，便是利用太陽能電池最明顯的例子。太陽能車在經過幾年來的改良後，開始發現只有太空式晶片，可以經得起長時間的震動，為目前最常使用的原件。

國外，太陽能車的成功實例，時有所聞。在澳洲更開發出造型類似於太空飛碟的太陽能車──太陽快車二號（Sunswift II）。這輛太陽能快車二號的時速，每小時更可高達120公里，性能相當優越。另外，它所消耗的能量不多，僅為一般車輛的十分之一，非常節省能源。該國所研發出來的此款太陽能車，採用的是先進的太陽能電池，成為一無污染的車型。

事實上，澳洲在全球太陽能科技範疇，一直保持領先的地位，更於西元1982年研發出全球第一輛太陽能汽車。之後，學校社團更積極地投入研究的行列中，並參與各類的比賽，一直有著良好的成果。

澳洲在太陽能汽車大賽中所應用的複雜科技，可以稱得上是一場「腦力賽」。然而，更重要的是讓人們省思在未來的世界中，能源並非是不虞匱乏的。更有專家指出，太陽能和電動汽車是利用再生能源的絕佳方法。在未來一、二十年間，太陽能電池將是最便宜的發電方式。未來的汽車消費者 ，最可能的方式是在家裡備有太陽能電池充電，每天駕著充好電的電動車上下班，不必再花汽油錢，也不會再製造更多的二氧化碳。

　

展望未來

根據美國能源部的資料顯示，在西元1991年美國共銷售了7,500萬瓦的太陽能電池。到了1995年則銷售了一億七千五百萬瓦，2000年更銷售四到六億瓦的太陽能電池。然而，製作的成本卻於1991年每瓦約10～20美元，在1995年降至7～15美元，2000年更降為每瓦3～7美元。顯而易見地，太陽能電池的成本正逐年在降低，愈來愈合乎整體的經濟效益。

另外，太陽能電池壽命也逐年增加，主要是由於封裝技術、焊接材料、加工方法及晶片上技術的改良。在1991年太陽能系統的壽命約5到10年，1995年則增加到10～20年，而到2000年更延長到25年以上。再者，在1995年美國市場的太陽能電池銷售額僅為35億美元，因為石油及環保（全球溫室效應）的問題，使得2000年時的全球太陽能電池銷售額，與之前相比已呈現數倍的成長曲線。

在2000年時，由政府所支出的太陽能應用預算約新台幣五億元以上（含衛星），其中推廣的費用更達兩億元。因此，在2001年後台灣的太陽能電力應用，約可達十億元以上。其中，主要是應用於照明與建築物自備電力等方面。

太陽能電池與建築材料的結合應用，在歐美以遮陽（雨）棚為主。然而，日本更結合泡沫水泥板與太陽能電池，運用於建築業中，成為運用太陽能的佳例。（資料來源：中華太陽能聯誼會）



1.▲太陽能車是太陽能電池利用最明顯的例子。

2.▲美國的太陽能電池壽命正逐年增加，主要是由於封裝技術、焊接材料、加工方法及晶片等技術，已漸趨成熟。

根據香港天文台的資料，香港每日平均太陽總輻射量以二月為最少，約9.61 MJ/m2，而七月為最強，約17.52MJ/m2。全年每日平均為13.23 MJ/m2。
如果我們假設以一日平均有12小時受陽光照射計算，本港平均每日受太陽輻射照射的功率為:
13.23 x 10^6 Jm-2/(12x3600) sec = 306 W/m2
[如以七月的輻射量計算，則為 406 W/m2]
假設太陽能板的有效面積為1平方米，效率為20%，則可輸出的功率為 306x0.2 W = 61 W
在1小時內，可提供 61 x3600 J = 220 kJ 的能量
當然，太陽板的面積，設計，效率等均會影響輸出的能量數值。