[知識列車:光之旅 – 活動側寫] @慈大附中:陳怡嘉老師分享「太陽能電池的發展思考與契機」

演講側寫
時間:2015.06.14
地點:慈濟大學附屬高級中學 演藝廳
講者:陳怡嘉副教授/國立東華大學材料科學與工程學系

   (實體展示:白益豪副教授/國立東華大學光電工程學系 )
側寫者:慈大附中 高二大愛張恒耀

響應聯合國「國際光之年」紀念活動「知識列車—光之旅」,今天學校請來了兩位東華大學教授來和我們分享太陽能電池。


老師一開始就講述了古代神秘傳說中太陽的重要位置,將我們帶入太陽奇妙的世界中。太陽,從古時候的神話中就扮演舉足輕重的角色,從埃及鳥頭人身的太陽神拉,到中國眷養十隻金烏的羲和,幾乎各個偉大古文明都是將太陽這一個神奇的恆星添上幾分神秘的面紗,並把這個當時無法了解的能量視為神來祭拜。

再帶入太陽能源的正題,老師說目前全球能源耗量有500 EJ 這麼多,是一個相當可觀的數據,但是一顆太陽一年竟然可以供給地球500萬EJ的能量,換句話說只要人類將太陽萬分之一的能量儲存利用,就可供人類一整年之所需,而且是取之不盡,用之不竭的能源,可見太陽的確值得人類好好深入的研究與探索呢!

可是聽起來未來如此光明的太陽能為何至今仍無法蓬勃發展呢?老師感嘆的說,目前最大的難關正是錢的問題,太陽能發電的成本竟然足足為台電供電的五倍之多,除了調漲台電價格之外,唯一的辦法就是降低太陽能源的成本,而其辦法便是今天的主題「技術改善以提升其效率」。


技術的創新其根本就是製造太陽能板的材料,這要用的正是能夠將光能轉換為電能的半導體,半導體吸收熱能之後便能成為導電的材質,但是並非所有之波段皆適用,像是紅光的能量不足以超越其中的能隙,而無法導電,因此能隙最短的矽晶體便是傳統太陽能板的材料,但是也因為其能隙短,所能生成之能量亦很小,功率不足的缺點,使得科學家不斷試著尋找效能更大的材質,像是薄膜、奈米科技、導電塑膠及複合薄膜材料的出現,但是卻陷入同樣的詬病:便宜的材料效能差、昂貴的材料效能好,因此太陽能源的材料仍是科學家不斷探討的面向。

在許多學術性的理論之後,今天的重頭戲登場!老師實際帶了太陽能的產品來到現場,同學們頓時眼睛放亮,第一個產品是太陽能追日系統的模型,追日系統是模擬向日葵的運動方式,能夠隨著太陽一日的仰角變化改變其角度,以追求至其最大功率,我們將手電筒當成陽光,當手電筒的位置一變化,機器的太陽能板便會馬上朝著光源移動,感光性能非常好,而且轉動時也不會卡住,讓同學們大開眼界呢!接下來的產品是太陽能模型汽車,車子上的太陽能板是矽晶的材質,因為矽晶便宜,常做為教學器材的材料,汽車的太陽能板在太陽光線照射下便能將光能轉為力學能在轉換為動能,驅使汽車向前行駛,當有影子將板子遮住,車子的馬達便會停止轉動。第三個產品老師帶來一塊能夠使用的太陽能電池,太陽能板是使用串連的技術,將一塊塊的太陽能板接再一起,便會成為一塊十分寬薄的鏡板,但是其堅固力也因此較弱,所以常常會加上金屬外框來保護它。


太陽能的未來發展的確充滿無限想像,但是人類仍有許多的技術及問題需要克服,未來技術層面如果能夠成功突破各種難題,太陽能想必會是帶領人類創造新時代不可或缺的要素之一。

Comments are closed.