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太陽能發電介紹光電能,目錄,1.太陽光電發電原理2.太陽能電池之優、缺點3.太陽能電池分類4.最大追蹤功率法則5.太陽能電池的製程6.太陽能光電發電系統7.應用範圍8.台灣的太陽能產業,太陽能電池發展史,,太陽能電池是一種經由太陽光照射後，將光的能量轉換成電能光電元件，此種光電元件稱為太陽能電池（SolarCell），又稱之為光伏電池（Photovoltaic，簡稱PV）。太陽能電池主要功能是將光能轉換成電能，這種現象稱為光伏效應。,1.太陽光電池發電原理,太陽電池發電原理架構圖,1.太陽光電池發電原理續,,,,,e-,e-,,太陽電池效率的限制,單能隙單接面太陽電池的限制可達之one-sun最高效率約31。多能隙多接面太陽電池的限制可達之one-sun最高效率約69。熱力學的限制可達之one-sun最高效率約85。,優點1不受地點限制2無污染性3永久性缺點1能量密度低2裝置成本過高3穩定性差4需大面積土地5氣候變化影響太陽光能量密度,2.太陽能電池之優、缺點,太陽能電池,,,,,矽半導體,,,,III-V族太陽電池,II-VI族太陽電池,,,,非晶系太陽電池,結晶系太陽電池,,,,單晶系太陽電池,多晶系太陽電池,,化合物半導體,,,3.太陽能電池分類,太陽能電池分類,有機材料,,太陽電池的效率,要判別一個太陽電池性能的好壞，最重要的就是轉換效率h，轉換效率定義為其中Pin為太陽光入射功率，Pm為最大輸出功率，Im與Vm分別為在最大輸出功率時的電流與電壓。,太陽電池的效率,目前各種太陽電池的最高效率單晶矽24.7多晶矽19.8非晶矽14.5GaAs25.7CIGS18.8多接面串疊型InGaP/GaAs//InGaAs,multijunctiontandemcell33.3,不同材料之太陽能電池比較,3.太陽能電池分類續,單晶矽太陽電池,3.太陽能電池分類續,多晶矽太陽電池,3.太陽能電池分類續,非晶矽太陽電池,3.太陽能電池分類續,4.最大追蹤功率法則太陽能板控制系統,最大功率追蹤法電壓迴授法。工作原理事先量測作為參考。優點最為簡單。缺點系統無法自動追蹤到新的最大功率點。,最大功率追蹤法功率迴授法。工作原理與電壓迴授相似，增加了輸出功率對電壓變化率的判斷。優點減少能量損耗及提升整體效率。缺點與電壓迴授法相比，計算量較大。,最大功率追蹤法擾動與觀察法。工作原理週期性的增減負載，並觀察電壓與功率變化，再決定增減載。優點原理與架構皆簡單。缺點在最大功率點附近擺動，有功率損失。,最大功率追蹤法增量電導法。工作原理利用太陽能光電板的dI/dV與I/V間的關係來達到最大功率點。優點比擾動法，減少了擺動的功率損失。缺點量測精密度要高，實際使用時誤差大。,最大功率追蹤法直線近似法。工作原理利用dP/dI0並以一直線來近似太陽能光電板的最大功率點。優點實現容易、架構簡單。缺點光電板及元件老化時會失去準確度。,最大功率追蹤法實際量測法工作原理以一額外太陽能光電板的參數，作為整系統之等效參考。優點可避免太陽能光電板及元件老化。缺點需額外太陽能光電板，成本提高。,5.太陽能電池的製程,單晶矽太陽電池的製程步驟拉晶修角切片蝕刻及拋光清洗擴散網印或蒸鍍,太陽能電池的材料與製造,最原始的材料乃為一種含二氧化矽SiO2純度相當高的石英岩quartzite砂。將它和一些含有碳，但碳的組成不同的材料放在爐子裡，其化學反應是經過數個步驟提煉出來的矽純度約為98，稱為冶煉級metallurgicalgrade的矽。冶煉級的矽被搗碎成粉末，和hydrogenchlorideHCl氣體產生反應，形成trichlorosilaneSiHCl3。經過部分蒸餾法的處理，然後和氫氣反應產生所謂電子級electronicgrade或EG的矽但為了節省成本，太陽電池使用太陽級solargradeSOG的矽，為一般製作晶圓片之後的廢料，其純度較電子級的矽為低,標準太陽電池製程步驟,提升太陽能轉換效率方法,1.電極作成手指狀Finger，以增加入射光的面積圖一。2.表面製成金字塔型的組織PyramidTexture結構，並加入抗反射層，以減少光的反射量。將金屬電極埋入基板中，以減少串聯電阻圖二。3.金屬與矽的接合處，有大量的缺陷，此易造成逆向飽和電流降低效率，因此製成圖三，減少實際電極與矽的接觸面積。4.點接觸式太陽電池PointContactCells圖四，此電池的特點為電極均做在同一面，如此可增加入射光的面積，且易於焊線。,太陽光電發電系統（PVsystem）主要是由太陽電池組列、電力調節器（PowerConditioner，即包括直/交流轉換器（Inverter）、系統控制器及併聯保護裝置等、配線箱、蓄電池等所構成。,太陽光電系統構件及特色,5.太陽能光電發電系統,太陽光電發電系統型式,獨立型Stand-Alone太陽光電系統市電併聯型Grid-Connected太陽光電系統,獨立型Stand-Alone太陽光電系統,適用對象通訊、農林漁牧業用電、緊急防災用電、離島、高山,6.太陽能光電發電系統續,,,,,太陽能模組,蓄電池,蓄電池控制器,電力調節器,負載,市電併聯型Grid-Connected太陽光電系統,適用對象一般家庭民生用電、工業用電,6.太陽能光電發電系統續,太陽能模組,電力調節器,負載,配電網,,,,,,混合型太陽光電系統BackupPVPowerSystem,7.應用範圍,太陽能電池的使用愈來愈普遍1.電訊及通訊無線電力、無線通訊2.備載電力災害補救3.戶外定位監視系統電子式公車站牌4.農業灌溉及抽水等動力系統5.交通電動車、充電系統、道路照明系統及交通號誌6.家用發電系統從20W至4kW，視需要量與經濟情況而定,應用範圍續,發電量3.6KW,資料來源清雲科技大學2006綠色研討會,應用範圍續,發電量100KW,資料來源清雲科技大學2006綠色研討會,應用範圍續,發電量150KW以上,資料來源清雲科技大學2006綠色研討會,應用範圍續,台灣太陽能產業供應鏈,,THANKYOU,
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