太陽能如何發電？一次瞭解太陽能發電原理

石化燃料因人類不斷的開發而逐漸枯竭，綠能發電成為世界各國的能源發展策略，其中取之不盡用之不竭的太陽能便成為再生能源的發展重心。政府將太陽能列為節能減碳的重點發展項目，民間也興起一股綠能理財熱潮。在加入這股綠能潮流前，須先了解陽光轉換為電能的運作方式，本文將介紹太陽能的發電原理、電量計算與生活應用。

太陽能發電原理

太陽能發電的主要設備包含太陽能電板、專用電池、專用變頻器等。太陽能電板是發電的第一步，電板中的光電半導體接受陽光照射後，將輻射能轉換成直流電。接著，再由光伏逆變器將直流電轉換為符合市電頻率的交流電，將產生的電力儲存於電池中，或與電網連接進行調度使用。

（圖：107年各縣市太陽光電容量因數／資料來源：台灣電力公司）

太陽能發電量如何計算？

太陽能的發電量會隨地理位置、日照量而有所變動。以台電所公布的數據為基準，在107年每瓩(千瓦)的系統裝置容量若設在基隆市，每年平均可生產322度電，在台北市則可生產1002度電。不同縣市可升產的電量有落差，而每瓩的系統裝置約需要3坪的面積，因此若想計算發電量，可參考以下公式：

（查看各地發電量）

以生活中用電為例，若要供給110V的電器使用24小時，100W的太陽能板最大輸出電流約5-6A，則需6片的太陽能板，可以供給電腦、手機充電及一般小家電使用。

影響太陽能發電量的因素

1.日照量：太陽能發電量與日照強度、日照時間成正比，因此發電量在陽光充足的夏日、日照時間長的低緯度地區成效較佳。

2.太陽能板功率：太陽能的發電過程中，電板的運作功率會直接影響發電成效。其中半導體的品質、光伏逆變器的效能、輸電系統的電阻都會影響電板所生產的電量，以及輸送時耗損的能量。隨著太陽能電板的製造技術進步，電板的品質水準穩定提升，成本也相較發展初期低，使太陽能可應用於多種產品，在生活中即可落實綠能發電。

太陽能發電應用

1.太陽能生活家電

對於用電量較小的電力產品，太陽能可以滿足無須插電、不受地點限制、不需更換電池等需求。包括太陽能手錶、太陽能電子計算機、太陽能熱水器。此外，在不方便架設電網的偏遠地區，也可設置太陽能路燈滿足基礎建設的需求。以最環保的方式供電，也可免除建置電網與管路的成本。

2.太陽能建築

建築用電量較為龐大，比起外牽電路，在外牆設置太陽能電板產電並自給自足，也不無小補。新建建築可以在外牆使用太陽能電板取代傳統建材，而既有建築則可在屋頂架設太陽能板。太陽能建築已成為發展最快速的太陽能應用項目之一。

3.太陽能屋頂與建築

除了使用太陽能產品，亦可在自家房屋上架設太陽能屋頂。政府也推動陽光社區補助，鼓勵民眾參與太陽能，若民眾欲向台電售電，也保證以20年固定優惠費率收購。除了自行架設太陽能電板外，中租-全民電廠推出協助出租屋頂、架設太陽能板的服務，讓民眾可以簡便方式為地球永續盡一份心力。

（延伸閱讀：盤點十大太陽能生活應用，太陽就在你身邊）

綠能再進化，太陽能獨特優勢

相較於其他再生能源，如風力與水力發電，太陽能電板的設置條件限制較少，風力與水力發電必須在風力強勁處或水位有落差處，太陽能發電僅需在日照充足之處就能架設。太陽能發電建置成本較小，自家屋頂就能架設，無須設置如風力發電機等龐大的設備。此外，若是自家屋頂使用太陽能發電，無須遠距送電，更可大大減少輸電過程的耗損能量。太陽能發電的優勢是傳統發電與其他再生能源所不能比擬，也因此成為世界各國發展再生能源時的重點項目。