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他自豪的告訴我們「自己是電力的專家」,為了蓋這幢節能示範屋,研究了許多電學知識,就連頂樓的太陽能板也是自己安裝的!他強調太陽能板發的電一定要賣給台電與市電並聯,這並不是賺錢的問題,蓄電池的儲電效率有限,不如在耗電量處於尖峰的白天,貢獻給需要用電的人!
太陽能是一種對環境汙染較小的永續能源,所以謝老師在蓋房子時,當然會選用太陽能板。他家的太陽能板是多晶矽,他說因為成本較便宜,所以剛使用的前一兩年會發生結構劣化,效率會降低,但這種劣化會愈來愈少,他也會定時清洗保養,增加太陽能板的使用壽命。
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向我們講解家中太陽能板的故事 (由組員自行拍攝) |
一開始就有裝設太陽能板的計劃 (由組員自行拍攝) |
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謝老師叮嚀我們一定要選擇用市電並聯的方式,把自己家中太陽能板的電賣給台電,他說自己一度電可以賣台電八元,但他跟台電買只需要兩元,不用幾年買太陽能板的成本就可回收了。更重要的是,太陽能可以發電的白天,剛好是工廠用電的尖峰時段,把電貢獻給鄰近需要用電的人,這種共享的方式,絶對比把電存起來自己獨享更有效率,「節能愛地球」還是他最重視的。
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白天產生的電利用與市電並聯方式貢獻給附近需要的人 (由組員自行拍攝) |
經濟部能源局補助的牌子 (由組員自行拍攝) |
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太陽能小教室: 太陽能板就是「利用太陽的光能轉換成電能的電池板」,種類有多晶矽半導體電池、單晶矽半導體電池、CdTe薄膜電池、CIGS薄膜電池、染料敏化薄膜電池、有機材料電池等。它的構造是利用「P型半導體」及「N型半導體」接合而成,我們來介紹它的結構及發電原理吧! 所謂半導體,就是指在普通時候它是絕緣體,但受到太陽照射、溫度升高、……等能量供應,就變成導體。下面的元素週期表中被圈起來的地方,就是與半導體才料有關的元素。其中,矽元素在地球上非常普遍,所以是目前被研究最多且技術最純熟的半導體元素。
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(由組員自行繪製) |
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以晶矽型的半導體為例,矽原子在4A的位置,代表它最外層有4個電子,如果外層的電子與別的矽原子共用,變成8個電子,是它最喜歡的方式。 |
矽原子與周圍共用電子(由組員自行繪製) |
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但如果在純矽中加入擁有三價電的硼,硼原子即使與週圍四個矽共用電子,最外層還是會少一個價電子,就會形成「電洞」,這就是P型半導體。 |
P型半導體(由組員自行繪製) |
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同樣的,如果在矽中摻入擁有五個價電子的磷原子,磷原子和矽結合後,會多出一個「自由電子」,這就是「N型半導體」。
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N型半導體(由組員自行繪製) |
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接著,將P、N兩型半導體結合在一起,就形成太陽能電池了。當太陽射到太陽能電池時,自由電子與電洞產生配對,驅使N型半導體中的自由電子移動,因而產生電流。
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太陽能板發電示意圖(由組員自行繪製) |
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由於矽在地球中的含量豐富,所以一般家庭屋頂的太陽能板還是以製作步驟簡單,發電率卻較低的「多晶矽太陽能電池」為主。而單晶矽雖然發電效率較高,但製程較複雜,所以造價昂貴,多用在人造衛星的發電上。
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參考資料: http://www2.nsysu.edu.tw/physdemo-kh/2012/E4/E4.php https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%A4%AA%E9%98%B3%E8%83%BD%E7%94%B5%E6%B1%A0 http://guowei.ccps.tp.edu.tw/nc/UploadDocument/165_93-1-CB05-90.pdf |
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圖片皆由組員自行拍攝和謝孟霖先生提供 |