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產業
太陽能的原理
太陽表面的溫度大約 5,500°C，主要的成份為氫和氦，由於太陽是氣體組成，在高溫下會形成電漿的狀態，同時不停地進行核融合反應（熱核反應）而產生巨大的能量，並且將能量以光能的型式傳送到地球。
太陽能是目前所有的再生能源中最成熟也最乾淨的一種，要利用太陽能，可以收集太陽的熱能或光能，目前比較常見的包括：太陽能熱水器、太陽熱能發電、太陽電池等三種，前兩種主要是利用熱能來產生能量，第三種主要是利用光能來產生能量。
此外，我們可以將太陽能集電板整合在建築物本體上，不但可以提供太陽能電力，更可以有效降低成本，經由建築師的設計可以讓建築物保持外觀的美觀與完整，稱為「建築整合型太陽光電系統（BIPV：Building Integrated Photo Voltaic）」。
太陽能熱水器
利用太陽的熱能，以太陽能集熱器來吸收太陽熱能，經過金屬板的導熱過程傳導到管內的水中，如＜圖一＞所示，這種設備主要只能提供熱水，一般都是應用在工廠或家庭。
圖一、太陽能熱水器。資料來源：經濟部能源局
太陽熱能發電
利用太陽的熱能，以跟隨太陽轉動的凹面鏡或平面鏡，把陽光集中於聚焦線上的真空隔熱吸收管中，透過熱交換劑（例如：氨）把熱量傳送給水，水被加熱以後產生水蒸氣推動汽輪機帶動發電機，目前較常使用的型式有拋物線槽式發電系統，如＜圖二（a）＞所示；與集中塔式發電系統，如＜圖二（b）＞所示。
這種設備主要是提供發電，在沙漠地區雨量很少，太陽日照時間很長，所以特別適合使用這種發電設備，例如：在美國內華達州的 Nevada Solar One 太陽能發電廠，裝置容量 64 百萬瓦（MW），每年可以產生 134 百萬千瓦小時（MKWh）的電力，設備建造耗費 2 億 5 千萬美元。
圖二、大陽熱能發電。資料來源：經濟部能源局
太陽電池（Solar cell）
利用太陽的光能照射在 P 型與 N 型的半導體上產生電洞與電子，將光能直接轉換成電能，如＜圖三＞所示。又可以分為矽半導體與化合物半導體太陽電池，這種設備主要是由於半導體的物理現象造成，可以直接提供電能，體積可大可小，最具有發展潛力，目前整個太陽能產業在討論的主要也是這種技術。
圖三、太陽電池的原理
太陽能的優點
➤普遍性：太陽光照射面積散布地球大部分角落，各處均可使用。
➤永久性：太陽的能量至少有六百萬年的期限，可供人類長期使用，反正太陽消失的時候地球也不可能存在了，不必擔心使用期的問題。
➤低污染：太陽能發電在使用的時候不會產生環境污染。
太陽能的缺點
➤能量密度低：收集太陽能需要廣大的土地，所以能量密度低，而且需要設計集熱器或適當的反射結構。
➤能量來源不穩定：無法連續使用，夜間無法使用，而且容易受地點與氣候影響，無法提供穩定的電力。
➤設備成本較高：太陽電池與集熱器成本高，只有染料敏化太陽電池成本最低，但是這種材料不但能量轉換效率很低，染料也無法承受陽光長期照射。
➤發電效率偏低：太陽電池的發電效率偏低，單晶矽最高可達 15%，化合物半導體雖然可達 30% 以上，但是成本極高，市場不易接受。
➤生產時消耗很大的能量：太陽電池必須使用純度極高的半導體，在生產的時候必須消耗很大的能量，也會產生環境污染，換句話說，太陽電池在使用的時候雖然不會產生環境污染，但是在製造的過程中仍然會產生環境污染。
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《知識力》授權轉載
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