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1、能源解決之道太陽能淺談 0 篇名 能源解決之道太陽能淺談 作者 林思妤。私立明道中學。高一 5 班 PDF 檔案使用 “pdfFactory Pro“ 試用版本建立 .tw/FinePrint能源解決之道太陽能淺談 1 壹前言 我們現在聯絡方便，在高科技的時代，是不是什麼都完美了？答案是否定的，我 們不可忽略週遭的環境，汽車需要大量的石油，但石油會造成空氣污染，增加空 氣中的負荷量。而在 1973 年發生了石油危機，讓世界各國察覺到能源開發的重 要性。石油是不可回收的資源，也不是取之不盡、用之不竭的資源，就快被用盡 了。藉著這個時機，我們開發了利用太陽能替代石油的使用量。利用太陽的能量 讓機器
2、會運轉，也不會產生污染。現在正在開發使用太陽能汽車代替現有的汽 車，但太陽不是無時無刻都在高空上，所以需要好好研究和開發這個替代的能 源。可以利用太陽能發動的有很多，就讓我們來探討吧! 貳正文 一、太陽能 01.太陽所產生的光和熱，是帶給地球多采多姿生態的原動力。太陽乃一切生命 之源，植物的光合作用依賴陽光而進行，光合作用所放出的氧氣乃動物生存的必 需品，因此，我們可以說太陽乃一切生命的源頭。 02.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。 03. 水力發電是藉由將山中湖
3、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，地球上的氣象變化便是由太陽的能源產生的。 04. 太陽在能源體系中扮演著最重要的角色，它巨大的能量，絕大部分流入太空。 射向地球的太陽能中，約有 30%在進入大氣層時，因遇到微塵和雲層而反射回太 空;將近一半的太陽能射到地面，使地球表面暖和;其餘的太陽能使地球的水蒸發 上升，至高空遇冷凝聚成雨，再降回地面，造成水的循環。餘下 0.13%的太陽能， 驅動風、洋流，以及使植物生長、繁殖。 05.地球上的風能、水能、海洋溫差能、波浪能和生物質能以及部分潮汐能都是 源自於太陽；
4、即使是地球上的化石燃料（如煤、石油、天然氣等）從根本上說 也是遠古以來貯存下來的太陽能，所以廣義的太陽能所包括的範圍非常大，狹 義的太陽能則限於太陽輻射能的光熱、光電和光化學的直接轉換。 PDF 檔案使用 “pdfFactory Pro“ 試用版本建立 .tw/FinePrint能源解決之道太陽能淺談 2 二、太陽能應用 01. 太陽能電池 A.太陽能光電池（Solar cell）又簡稱太陽能電池。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
5、21 世紀之重要新能源。 （註一） B.它是一種光電半導體薄片，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。 a.結晶矽(Si)系(單晶、多晶)：其光電轉換效率約 14%以上，信賴性及安定性高，可期待藉由導膜化生產技術而得到降低成本效果。 b.非結晶矽(Si)系(Si、Ge、Sic)：其光電轉換效率約 10%，製造成本可以相當低， 在戶外使用其衰退率偏高需考慮相關成本，但在室內光源環境下即可使用。 圖一 單晶組態 多晶組態 非晶組態 C.太陽能電池的發電能源來自於光的波長，太
6、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。 D.太陽電池能幫助解決能源匱乏的問題。 PDF 檔案使用 “pdfFactory Pro“ 試用版本建立 .tw/FinePrint能源解決之道太陽能淺談 3 a.例如在希臘愛琴海的一個小島上，在架設了一百個太陽電池模板後，便解決了 當地居民電力的需要。 b.太陽能比起現今的石油、核能發電等更安全和耐久。而太陽能汽車及飛機更印 證了太陽電池在現今社會中的使用已開始普及。 （註二） c.台灣具有日照量充足、半導體和電力電子產業發展健全和政府極力推
7、廣等優厚 條件，加上可能的能源危機，以及環保意識普及，太陽能發電事業在台灣確實具 有非常大的發展空間。 圖二、太陽能電池的外觀 圖三、太陽能電池模組 02.太陽能車 A.事實上，大家所熟知的太陽能車，就是利用太陽能電池的例子。 a.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。 B.澳洲在全球太陽能科技範疇，一直保持領先的地位，開發出造型類似於太空飛 碟的太陽能車太陽快車二號。 a.這輛太陽快車二號的時速，每小時更可高達 120 公里。 b.它消耗的能量不多，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
8、進的太陽能電池，成為無污染的車型。 03.太陽能衛星 PDF 檔案使用 “pdfFactory Pro“ 試用版本建立 .tw/FinePrint能源解決之道太陽能淺談 4 A.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。因為環保意識的抬頭與石化能源逐漸 枯竭，因此許多外國政府漸漸的將注意力移到太陽能衛星上。 B.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。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。 C.太陽能衛星的缺點易受氣候因素影響、設置的地點要有充足日照。位於
9、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。 D.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。 a.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。 b.不過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的。 （註 三） 03.太陽能電熱水器 A.對環保家居的發展產生了重大的
10、影響，現在許多現代化居住區在設計規劃時就 將太陽能熱水器納入到建築設計過程中 。 B.太陽能熱水器的基本原理就是利用真空管集熱，促使管內水溫高於水箱水溫， 因為熱水比冷水輕，形成對流，使水箱中的溫度達到使用所需的溫度。（註四） 三、展望 03.太陽能電池的缺點就是夜間不能發電，但是宅個缺點有兩種方式可以解決。 A.把白天的太陽光能轉成其他的能量形式加以儲存，例如蓄電池、飛輪裝置、抽 蓄發電廠等，到黑夜的時候再把儲存的能量釋放出來。 B.另外一種是美國和日本兩國正在進行的衛星太陽能發電廠計畫，這一個計 劃就是在太空中找到一個能夠不斷接受太陽光的地方。 PDF 檔案使用 “pdfFactory P
11、ro“ 試用版本建立 .tw/FinePrint能源解決之道太陽能淺談 5 a.例如在赤道附近上空，發射具有太陽能電池或熱能發電系統的衛星，利用人造 衛星在太空中吸收太陽能來發電。 b.因為沒有了晝夜、溫差及氣候等因素影響，人造衛星可以連續不停且穩定地接 收太陽能，再把它轉換為電能，然後以微波的方式傳回地球，經過地球微波接收 站接收後，再轉換回來成為電能，輸送到各個地方。（註五） 参結論 目前，我們都要關注的，溫室氣體所影響的溫室效應，正在持續的嚴重破壞地球。 有科學家想出利用太陽能，替代石油和煤炭等不可回收的能源，雖然當中還存在 著許多問題，但我相信未來的某一天一定可以成功的解決能源用盡和環
12、境污染的 問題。太陽能可以使用的範圍很廣，例如太陽能電池、太陽能車、太陽能屋、太 陽能熱水器等。太陽能電池的成本較高，但對環境卻有很大的幫助，不僅可以減 少些氣體的增加量，也可以減少溫室效應的發生機率。未來普遍使用的汽車，會 不會都是用太陽能電池充電呢？誰也無法肯定或否定，但值得期待！ 肆引註資料 註一、科技產業資訊室市場報導 http:/cdnet.stpi.org.tw/techroom/market/energy/energy022.htm(檢索日期2008/02/04) 註二、學生參考資訊 http:/updp.hku.hk/Health/solarenergys/indexf.htm
13、(檢索日期2008/02/02) 註三、http:/content.edu.tw/primary/nature/ph_hs/phnet/overview/g1/l217-1.htm(檢索 日期 2008/02/05) 註四、同註一 註五、太陽光能發電元件 http:/www.nsc.gov.tw/files/popsc/2005_68/50-55.pdf(檢 索日期 2008/02/06) 圖一、太陽光能發電元件 http:/www.nsc.gov.tw/files/popsc/2005_68/50-55.pdf(檢 索日期 2008/02/03) 圖二、同圖一 圖三、同圖一 PDF 檔案使用 “pdfFactory Pro“ 試用版本建立 .tw/FinePrint
