3小时读通太阳能电池 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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　　太阳能电池如何制造？太阳能如何转换为电能？
　　家庭如何安装太阳能电池系统？节余电力如何卖给电力公司？
　　未来发展会是化合物太阳能电池，还是有机太阳能电池？
　　日本．德国．美国的太阳能电池发电规模，是否可取代核能？

　　太阳能电池，会是干净无污染发电的答案吗？

　　太阳能电池是将太阳光能量转换为电能的装置。由于能量来自太阳，不需要任何燃料，也不会排放废弃物。从环保观点来看，没有比这更理想的装置设备！

　　本书依序说明太阳能电池的过去、现在与未来。以及一般人最关心的，在家庭安装上，如何取得政府资源补助，可以供给多少发电，如何卖电给电力公司，安装太阳能电池之前所需具备的所有设备及维修知识，有趣的半导体发电原理，都尽在本书中。

　　由国立台科大教授杨锦怀博士审订，增补台湾太阳能电池装设与发展现况。

作者简介

斋藤胜裕

　　1945年5月3日出生。1974年修毕日本东北大学研究所理学研究科博士课程，现任名古屋工业大学研究所工学研究科教授。理学博士，研究领域为有机化学、物理化学、光化学、超分子化学。

　　主要着作为有【绝对能懂】系列16 册、【终极版！简单的化学】系列3册（讲谈社）、【了解化学】系列7册、【了解有机化学】系列2册（东京化学同人）、【专为理工科系学生写的化学】系列3 册、【图解杂学】系列4册（Natsumesha）、【Step up大学化学】系列2册（裳华房）、《不需要数学的分子轨道论》（化学同人）、《环境—重点在这里》（三共出版）、《认识分子的功能10话》（岩波书店）、《用美丽木纹画出彩色版画》（日贸出版）等。世茂近期出版有《3小时读通稀有金属》《3小时读通有机化学》。

审订者简介

杨锦怀

　　国立台湾科技大学营建工程系暨研究所 教授

　　国立台湾大学博士，太阳能与节能建筑团队主持人，专长为建物一体太阳能光电、太阳能节能玻璃、奈米光触媒、绿建材技术。自2008年起研发「太阳能节能玻璃」，并实际运用在台北花博美国馆、台北捷运大安森林公园站等，Discovery频道在2011年《科技新亚洲》节目中专题报导。

译者简介

李汉庭

　　1979年生，毕业于国立海洋大学电机系，自学日文小成。2003年进入专利事务所开始从事翻译工作，2006年底开始从事书本翻译。领域从电机专利文件乃至于生活小常识、医学科技等的中日对译，乐于在工作中吸收新知识。目前尝试将作品触角延伸到特殊造型与影像创作，往后仍希望能接触更多领域，增加知识广度，同时磨练文笔。译有《3小时读通奈米科技》、《图解有趣的设计心理学》（世茂出版）、《3年300人超速人脉养成术》（智富出版）、《有机神话的谎言》（世潮出版）等。

前言

　　近来，太阳能电池可说是众所瞩目。本书的写作意图，正在于简单明了地解答一个单纯的问题：「什么是太阳能电池」？

　　我想不少理工白痴，别说是太阳能电池，就连一般干电池都不了解。因此希望有更多人能享受这本书的乐趣。若有人希望在自己家中安装太阳能电池，本书可以帮助您掌握太阳能电池的基础知识；若已经有一定程度的理解，本书也能帮助各位确认、整理既有的知识。

　　太阳能电池正如其名，是将太阳光能量转换为电能的装置。由于能量来自太阳，不需要任何燃料，也不会排放废弃物。若以环保观点来看，相信没有比这更理想的装置。

　　此外，太阳能电池完全没有活动零件。完成之后就像一块玻璃或瓷器，在安装完成后，十几年什么都不用做，它就会静静地持续发电，直到表面污损，无法继续吸收太阳光为止。如此刻苦耐劳，自然受到好评。

　　但若是问我「所以，太阳能电池已经完美无缺了吗？」我不能肯定。

　　硅（Silicon）是地壳中的元素之一，含量仅次于氧，因此可以不必担心资源枯竭，但是制造太阳能电池的硅却非常稀少而昂贵。为什么含量丰富的硅竟然稀少昂贵呢？因为太阳能电池不能使用一般的硅，纯度必须高达七个九以上！也就是说，太阳能发电需要「纯度99.99999%以上的硅」。

　　从砂石中分离出来的高杂质硅，并没有如此高的纯度。必须要透过最高级的工厂设备，以及大量的电力消耗，才能制造出这种硅，如此的硅自然昂贵，太阳能电池的价格也因此水涨船高。

　　所以，我们是否能买到便宜的太阳能电池呢？科学家已经想出了几个方案。其中之一就是提高发电效率（转换效率）。目前一般的硅晶太阳能电池，转换效率只有15%左右。如果能提升到30%以上，太阳能电池的市场价格便会降低一半。

　　另外，也可以减少高纯度硅的用量。例如「薄膜太阳能电池」「非结晶太阳能电池」，就是根据此概念研发而成的产品，它们将硅的用量节省到极致。

　　降低硅的品质也是解决方案之一，「多结晶硅」便是如此。虽然转换效率会因此降低，但成本表现提升不少。这也是目前市面上的太阳能电池最常用的形式。

　　然而从本质来看，我们不禁要问，太阳能电池真的非硅不可吗？这种疑虑所得到的解答，便是「化合物型太阳能电池」「有机物太阳能电池」「量子点太阳能电池」等新世代太阳能电池。还有「串叠型太阳能电池」，是重叠以上数种太阳电池，将最上层太阳能电池没用完的阳光交给下一层使用，若还有剩下再转给更下层使用，把阳光利用到极致。

　　这就是太阳能电池过去、现在与未来的大致样貌。很有趣吗？本书将以简单明了的顺序说明这些问题。请轻松品味太阳能电池的一切奥妙。

第1章 太阳能电池是什么？
太阳能电池，就是使用太阳光发电的装置。
外形为10cm平方的黑色玻璃，由数十片排成黑色平板状。
安装之后，可持续发电20~30年。
生产电力可供家庭使用，若有剩余电力还可卖给电力公司。

1-1 太阳能电池的外型？
太阳能电池是热门话题，几乎每天都能在报纸与电视上找到太阳能电池这个名词。
那么，太阳能电池究竟是什么？
1 太阳能电池的外观
没亲眼看过太阳能电池，你应该也在电视、网路上看过太阳能电池车吧。这些车的外型设计，大多是有如蟑螂般扁平的概念车，上面贴满了黑色方格板。
这些黑色平板，就是太阳能电池。正确来说，是太阳能电池的集合体。每一片方型黑色平板，就是一块太阳能电池。太阳能车上的太阳能电池是实验作品，为了追求轻巧、高效能而特别订做。不过，一般家庭屋顶上所安装的太阳能电池，和太阳能车上的电池实际上并没有太大差别。

2 太阳能电池的形状与颜色
基本上，太阳能电池长得像玻璃或磁器，可以制成任何大小与形状，但最常见的还是边长10cm左右的正方形，且四角稍微切成斜边，这样一片称为「单元」（cell），又称为「模组」。颜色通常为黑色，但不同种类，颜色也稍有差异。
将数十个太阳能电池单元排列起来，称为模组（module），也是一般使用的单位。因此如果一般家庭要在屋顶上安装太阳能电池，就会在屋顶上安装数十片黑色平板模组。当光线照射到太阳能电池模组，就会产生电力，提供家中电器用品使用。



1-2 太阳能电池的功用？
太阳能电池，是将太阳光能转换为电能的装置。如前一节所述，太阳能电池的外型有如薄板，只要放在能照到阳光的地方即可。

1 发电所需的协助
太阳能电池在发电的过程中，住户完全不需进行其他动作。只要请专家在屋顶、墙壁等能照到阳光的部分将太阳能电池装置完成即可。接着只需要等待，太阳能电池自然就会发电。各个时段的发电量会显示在计量表上，只要看表就可知目前是「喔！现在发电发很大！」，还是「好像没什么太阳。」完全不需要动手做些什么。

2 电力用途
太阳能电池所产生的电力，可直接供应家庭使用。但由于太阳能电池所产生的是直流电，必须透过直交流转换器，才能转换为一般家庭电器所使用的交流电。
而且，太阳能电池是将太阳光转换为电能的装置，因此晴朗无云的日子，阳光充足，发电量就多；阴雨绵绵的日子，发电量就少。因此还需要仰赖电力公司的供电，才不会影响日常生活。

3 电力贩卖
在烈日当空的夏季，发电量有可能超过当天用量，这时您可以将节余电力卖给电力公司，电力公司与政府会决定收购价格。因此有安装太阳能电池的家庭，不仅可透过太阳能发电来节约电费，更可以转卖多余电力，增加收入。而这些收入，可加速回收太阳能电池的安装成本。


1-3 太阳能电池寿命无限吗？
太阳能电池并不便宜。如果花大钱安装完成，没多久就损坏，那可不妙。太阳能电池有多少寿命呢？可以使用多久？现在我们就来认识它。

1 太阳能电池的构造
如果分解干电池，可以发现它由外侧的金属（锌）容器（圆筒／阴极），碳棒（阳极），黑粉（二氧化锰等）等要素所构成。由此可见，干电池是由各种材料所组成，呈现相当复杂的结构。
但太阳能电池则不同，构造极为单纯，就像瓷器、玻璃一样。太阳能电池是用玻璃和金属包住硅所构成的金属薄板，由于不是机械，没有活动的部分，因此不容易故障。

2 太阳能电池的寿命
那么太阳能电池究竟有多久的寿命呢？前面提过，太阳能电池就像玻璃或瓷器，只要不摔破，理论上寿命几乎接近永远。
目前的太阳能电池源自西元1955年，不过才五十年的历史。早期的太阳能电池属于实验阶段，结构较脆弱，因此，未来的太阳能电池能有多少寿命还不能确定。
不过，根据资料显示，大约20年前所制造的太阳能电池，如今仍可维持生产时90%的效率。而且，现代的产品性能比二十年前更进步，寿命也更长，因此推断至少能维持三、四十年的产品寿命。