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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。

评分☆☆☆☆☆

读完《3小时读通太阳能电池》，我最大的感触是，这本书为我打开了一个全新的视角，去理解“可持续发展”的真正含义。它不仅仅是关于发电，更是关于如何用智慧和创新，去构建一个更美好的未来。书中在分析太阳能电池的优势时，不仅仅局限于其经济效益，更强调了其在减少碳排放、改善环境质量方面的巨大贡献。它让我意识到，每一次对太阳能技术的投入，都是在为地球的未来投票。而且，书中还非常巧妙地将太阳能电池与“能源独立”和“社区发展”联系起来。它描绘了太阳能电池在偏远地区、发展中国家如何改变人们的生活，提供清洁能源，促进经济发展。这种从宏观到微观的视角切换，让我深刻地体会到，科技的力量不仅在于创造，更在于改变和赋能。这本书让我看到了太阳能电池的无限可能，也激发了我对参与到绿色能源事业中的热情。

评分☆☆☆☆☆

刚刚翻完《3小时读通太阳能电池》，不得不说，这本书的内容，虽然书名点明了“3小时”，但远比我想象的要深刻得多。一开始抱着“速成”的心态，觉得最多就是个入门级别的科普，但它在深入浅出地讲解太阳能电池的基本原理上，却做得相当扎实。它没有简单地罗列公式，而是通过形象的比喻和实际的场景，将半导体物理、光电效应这些听起来就让人头疼的概念，一点点剥开，让我这个非专业人士也能领略到其中的精妙。尤其是在讲解P-N结的形成和光生载流子的产生机制时，作者的叙述方式非常巧妙，仿佛在带领我一步步走进那个微观的半导体世界，感受电子和空穴的“舞蹈”。更让我惊喜的是，书中不仅停留在理论层面，还对不同类型的太阳能电池，比如晶硅电池、薄膜电池、钙钛矿电池等，进行了对比分析。它解释了它们各自的工作原理、优缺点、以及在不同应用场景下的表现。读完这部分，我才真正意识到，原来太阳能电池并非“千篇一律”，而是有着丰富多样的技术路径和发展前景。它让我不再对各种“新型太阳能电池”的宣传感到茫然，而是能有一个基本的判断和认知。而且，书中关于电池的效率提升、衰减机理、以及成本控制等方面的探讨，也让我看到了这个行业背后巨大的技术挑战和创新动力。它不仅仅是关于“如何工作”，更是关于“如何做得更好”。

评分☆☆☆☆☆

说实话，在翻阅《3小时读通太阳能电池》之前，我对于太阳能电池的认识，可能还停留在“一块板子晒太阳就能发电”的简单概念上。但这本书，彻底颠覆了我的这种认知。它以一种极其严谨却又不失趣味的方式，深入剖析了太阳能电池的“前世今生”以及“未来走向”。书中在介绍不同技术路线时，花了大量的篇幅去阐述其背后的科学原理，比如晶硅电池的晶体结构如何影响载流子传输，薄膜电池的原子排列又带来哪些独特的性能。这让我感受到，每一项技术突破背后，都凝聚着科学家们多少年的心血和智慧。更让我印象深刻的是，书中对“效率”和“成本”这两个核心矛盾的探讨。它没有回避技术上的难点，而是详细分析了为什么提高效率如此困难，又有哪些创新性的方法正在被尝试。它让我理解了，为什么市场上会有价格差异巨大的太阳能电池产品，以及未来的发展趋势会是怎样的。阅读过程中，我甚至联想到一些前沿的物理学概念，比如量子力学在太阳能电池领域的应用，虽然书中没有深入到那种程度，但它无疑为我打开了一扇通往更广阔科学世界的大门。这本书不仅仅是关于太阳能电池，它更像是一堂关于“科技创新与社会发展”的生动课程。

评分☆☆☆☆☆

《3小时读通太阳能电池》这本书，给我最大的启示在于，它让我明白了“知其然，更要知其所以然”的重要性。在阅读这本书之前，我对太阳能电池的认识，可能还停留在“知道它能发电”的层面。但这本书，通过对其工作原理、材料构成、制造工艺等方面的深入剖析，让我真正理解了“它为什么能发电”。它让我看到了，一块小小的太阳能电池背后，蕴含着多么复杂的科学原理和精密的工程技术。它让我明白，每一次技术进步，都是无数次实验和无数次迭代的结果。这种对“事物本质”的探索精神，让我受益匪浅。而且，书中在讨论太阳能电池的效率提升和成本下降时，也让我看到了“精益求精”和“持续创新”的力量。它让我认识到，在任何一个领域，要想取得突破，都离不开这种不断追求卓越的精神。这本书，不仅仅是在讲太阳能电池，更是在讲一种“工匠精神”和“创新思维”。

评分☆☆☆☆☆

我最近拜读了《3小时读通太阳能电池》，这本书带给我的惊喜，远超我想象。它在我心目中，已经不仅仅是一本关于太阳能电池的“技术手册”，更像是一本关于“探索未来能源”的“行动指南”。书中在讲解了最基础的光伏效应之后，并没有止步于此，而是将视野放得更远，去探讨了太阳能电池技术的“下一个风口”在哪里。它详细分析了诸如量子点太阳能电池、有机太阳能电池等新兴技术的潜力和挑战，以及它们可能在未来扮演的角色。这种对前沿技术的敏锐洞察，让我深感敬佩。书中对这些新兴技术的介绍，虽然不是面面俱到，但抓住了核心的原理和关键的突破点，让我能够对其有一个初步的认识，并对未来的科技发展趋势产生浓厚的兴趣。而且，书中还非常难得地讨论了太阳能电池的“生命周期”问题，包括其生产过程中的能耗和环保影响，以及报废后如何处理。这让我意识到，发展清洁能源，不仅仅是发电端的问题，还需要全方位的考虑。这种“负责任”的视角，让这本书的价值得到了升华。

评分☆☆☆☆☆

《3小时读通太阳能电池》这本书，最吸引我的地方在于它对于“问题导向”的解读。它并没有一开始就抛出一堆理论，而是先从现实世界中的一些痛点出发，比如能源危机、环境污染，然后引出太阳能电池作为一种解决方案。它详细地分析了当前能源结构面临的挑战，以及发展可再生能源的紧迫性。然后，在这样的背景下，才开始逐步介绍太阳能电池是如何应对这些挑战的。书中在讲解不同类型太阳能电池时，也是围绕着它们各自解决的问题展开。例如，它会解释为什么钙钛矿电池的研究如此火热，是因为它在成本和性能上都可能带来颠覆性的突破，从而解决传统电池的一些瓶颈。这种“需求驱动”式的叙述方式，让我更容易理解每一项技术出现的原因和价值。而且，书中还非常有远见地讨论了太阳能电池在“能源互联网”和“分布式能源”中的角色。它让我意识到，太阳能电池不仅仅是独立的发电单元，更是构成未来智能能源系统的关键一环。它描绘了一个更加分散、灵活、清洁的能源未来，让我对接下来的能源发展充满了期待。

评分☆☆☆☆☆

《3小时读通太阳能电池》这本书，给我的感觉，它是一本“有温度”的科普读物。虽然主题是技术性很强的太阳能电池，但作者在行文中，并没有使用冰冷、生硬的语言，而是充满了人文关怀。它不仅仅是在讲解“是什么”，更是在探讨“为什么”以及“对我们有什么意义”。书中在介绍太阳能电池的发展历程时，穿插了许多感人的故事，比如科学家们为了攻克技术难题而付出的艰辛努力，以及太阳能技术如何改变了无数人的生活。这些故事，让冰冷的科学技术变得鲜活起来，也让我对这些“光荣的缔造者”们充满了敬意。而且，书中在讨论太阳能电池的未来发展时，也始终围绕着“为人类创造更美好的生活”这一核心目标。它让我感受到，科技的最终目的，是为了服务于人，是为了让我们的世界变得更好。这本书不仅仅是知识的传递，更是价值的启迪。

评分☆☆☆☆☆

《3小时读通太阳能电池》这本书，给我最大的感受是它在“实用性”上的出色体现。我原本以为，一本讲太阳能电池的书，无非是些物理化学的理论堆砌，但这本书显然超越了这一点。它在讲解了基本的原理之后，并没有就此打住，而是花了相当大的篇幅去讨论太阳能电池在实际应用中的各个环节。从选择合适的电池类型，到系统设计中的关键参数，再到安装过程中的注意事项，几乎涵盖了一个普通用户在接触太阳能电池时可能会遇到的所有问题。特别是关于“系统损耗”的章节，它详细列举了各种可能影响发电效率的因素，比如遮挡、温度、线损等等，并提供了相应的解决方案。这对于我这样想要在家安装太阳能系统的读者来说，简直是“及时雨”。它让我明白，看似简单的光伏发电，背后其实有无数细节需要考量。而且，书中还非常前瞻性地讨论了太阳能电池与储能技术、智能电网的结合。它勾勒出了一个未来能源系统的蓝图，让我看到了太阳能电池在构建可持续能源体系中的关键作用。这本书的语言风格也十分平实，没有太多晦涩的术语，即使是初学者，也能轻松理解。它让我感觉，这本书不仅仅是在“教”我知识，更是在“赋能”我，让我能够更自信地去了解和使用太阳能技术。

评分☆☆☆☆☆

《3小时读通太阳能电池》这本书，在我看来，它最显著的优点在于其“结构清晰”和“逻辑严谨”。作者在编写这本书时，显然是经过深思熟虑的。它从最基础的物理原理讲起，循序渐进地过渡到各种类型的太阳能电池，再到系统集成和未来的发展趋势，整个过程就像是一条清晰的逻辑链条，让人读起来毫不费力。我特别喜欢它在介绍不同太阳能电池类型时，采用的对比分析法。它不会孤立地讲解一种电池，而是会将其与其他类型进行比较，突出其优势和劣势，这让读者能够更全面地理解每种技术的特点。而且，书中在讲解复杂的概念时，常常会配以精美的插图和图表，这极大地增强了内容的易读性。这些图表不仅仅是装饰，更是对文字内容的有效补充和可视化呈现，让我能够更直观地理解抽象的原理。读完这本书，我感觉自己像是经历了一次系统性的“太阳能电池知识大扫盲”，而且还建立起了一个扎实的理论框架，能够将零散的知识点串联起来，形成一个有机的整体。

评分☆☆☆☆☆

《3小时读通太阳能电池》这本书，给我最直接的感受就是它的“全面性”和“前瞻性”。它在讲解太阳能电池基础知识的同时，还非常深入地探讨了与太阳能发电相关的各种辅助技术和应用场景。比如，书中对于“逆变器”、“汇流箱”、“支架系统”等关键组件的介绍，让我明白了一个完整的太阳能发电系统是如何组成的。它不仅仅是关于电池本身，而是将整个产业链都涵盖了进去。更让我惊叹的是，书中对于“政策法规”、“市场前景”以及“环保影响”等方面的分析。它让我看到了，太阳能电池的发展，不仅仅是技术层面的问题，还涉及到经济、社会、环境等多个维度。这种宏观的视角，让我能够更全面地理解太阳能行业的发展动态。而且，书中在探讨未来的发展趋势时，也充满了前瞻性，让我对太阳能技术的未来发展方向有了更清晰的认识。这本书，无疑是一本能够帮助读者建立起对太阳能发电系统全面认知，并对其未来发展趋势有所把握的优秀读物。