修平科技大學四年制機械工程系

專題製作報告

太陽能及風力發電-風扇

指導教授:宋鴻明

班級:四機三丙

組長:吳昀駿 BA99128

組員:蕭昌訓 BA99129

吳庭瑞 BA99142

卓佑澤 BA99109

中 華 民 國 一 百 零 二 年 六 月 十 號

修 平 科 技 大 學 機械工程系

一百零二 年度專題製作及實務專題報告

太陽能及風力發電風扇

學號 姓名

BA99128 吳昀駿

BA99129 蕭昌訓

BA99142 吳庭瑞

BA99109 卓佑澤

本報告業經口試委員審查及口試合格特此證明

指 導 教 授：

系 主 任：

中 華 民 國 一 百 零 二 年 六 月 十 日

目錄

摘要

第I章:序論‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 2

第II章:工作原理‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧4

第III章:製作過程‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 30

第IV章: 結果與討論‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧40

第V章: 參考文獻‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧42

圖目錄

圖一‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧6

圖二‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧7

圖三‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧9

圖四‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧16

圖五‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧16

圖六‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧18

圖七‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧18

圖八‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧20

圖九‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧20

圖十‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧21

圖十一‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧26

圖十二‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧26

圖十三‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧27

圖十四‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧30

圖十五‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧35

表目錄

表一‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧38

表二‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧39

1

摘 要

本組所研究的專題,利用了兩種的天然資源,其主要

結構是利用太陽能及風力加以發電,接著再搭配一組可充式電

池,所產生出來的電能,可以儲存在電池,進而達到供電的需

求。

台灣現在主要是靠核能廠發電,但是汙染極高,然而天然

資源又不加以利用,太陽能跟風力並不普及,所以這次研究的

目的,是否能靠不產生污染的兩種資源,進而研究討論。

2

第一章 序 論

前言

太陽能是地球接收自太陽之幅射能，其直接或間接的提供

地球上絕大部分之能量。地球與大氣圈不斷地自太陽獲得0.17

×10^18W 之幅射能量，數量實在大得難以想象。

假設每人平均需要1KW，則一百億人才不過是需要10^13W，

因此只要將抵達地表太陽能的百分之一轉換成可用的能量，則

滿足全球能源需求已是綽綽有餘。但是太陽能在先天上也有它

的缺點，首先，它是"稀薄的"能源，需要廣闊面積才能收集到。

其次，太陽能是"間竭性"的能源，無法連續不斷地供應，因此

太陽能必須加以儲蓄，以供夜晚或多雲日子使用，故有時需要

其他能源設備配合使用。

由於太陽能具有以上特點，開發和利用太陽能有一定的

難度，因此它作這一種環保能源，目前還沒有被人類很好的

利用。希望能藉著我們的研究而使大家知道太陽能是可以很

生活化的。

3

研究動機

在一次電視科學節目裡，發現科技日新月異的進步，太陽

能及風力的發電經由科學家的技術，已經發展出不同的型態，

讓我們深感好奇，於是想研究看看太陽能及風力發電的奧妙。

目的

近年來綠色能源一直是地球發展的趨勢，因為台灣目前的

能源生產，主要依賴核能、燃煤及燃油，不僅原料受制於外國，

還有能源開發造成的環境污染也始終改善。而天然氣，石油、

煤…等資源。總會銷耗殆盡，所以希望藉由這次專題來討論太

陽能發電及風力發電使我們更加了解更希望能將這樣的能源

應用在生活更多地方。

4

第二章 太陽能的原理

太陽能的特徵

太陽能源是電磁波的，是清潔的，不產生化學污染，不生

成二氧化碳，一氧化碳，二氧化硫，氧化氮，灰塵質點。不產

生放射性與放射物質。特別出色的是太陽能源不產生熱污染，

及無污染；源源不絕；巨量；隨在皆是；免費供應人人等… … 。

另外輻射量淡薄不易收集使用的問題，可用收集器

克服即太陽能板；間歇性，日夜晴陰不一致，可用

儲熱裝置即電池畜電機構。

我國太陽能電池產業發展有利及不利之處歸納如下：

(1)優點:

太陽能源安全、方便、無污染、取之不盡，用之不竭 產

品技術成熟，實用化已無大問題。

相關產業(半導體、印刷電路板、不斷電系統等)

完整，支援性高，單位勞動成本仍低於歐、美、日等國

歐美等國政府補助獎勵措施，刺激需求，有利拓展外銷,

產品售價逐年下降(以日本3KW 發電系統售價為例，自

1994年的680萬日幣降至1997 年的300萬日幣，預計2000

年降至110 萬日幣) 已有先前太陽能熱水器推廣發展經

5

驗,國際環保公約使政府加速推動太陽能之使用。

(2)缺點:

須有太陽光才能發電，故產業發展初期有地域性限

制和既有電源相比，太陽能發電系統售價偏高，阻礙了

普及性,目前政府對使用者補助措施並不多，使得太陽能發電

無法與市電競爭，並未能於民需品中佔一席之地。

6

傳統能源與太陽能源之效益比較圖

圖一

7

電池的種類與太陽能電池

圖二

電池產品的種類可概分為化學電池及物理電池，化學電池

包含一次電池、二次電池及燃料電池；物理電池則包括太陽能

電池、熱起電力電池及原子力電池。

太陽能電池是利用電池將光的能量直接轉變成電能，由

於臺灣缺乏能源資源，超過95%以上的能源係由國外進口，

而利用傳統石油化學燃料所帶來的環境污染，亦使國內傳統

能源的開發工作困難重重。

太陽光是宇宙取之不盡，用之不竭的天然能源，又具安

8

全、方便及無污染的特性，故太陽能再生能源的開發利用有

其必要性。太陽能電池的原理是將高純度的半導體材料加入一

些不純物使其呈現不同的性質，加入硼可形成P 型半導體，加

入磷可形成N 型半導體，PN 兩型半導體相結合，當太陽光入

射時，產生電力與電洞，有電流通過時，則產生電力。

由於單一太陽能電池所輸出的電力有限，為提高其發電

量，將許多太陽能電池經串並聯組合封裝程序後，做成模

板，成為太陽能電池模板(Solar Module )。

太陽能電池

由於在地球上的日照不平均，所以造成冷熱溫度對流而

生成風，而風力亦可發電，所以在美國，風力發電也歸太陽

能源的一種。此外太陽能的應用又可分為熱能的"太陽能熱水

器" 及光直接轉換電的"太陽能電池"。太陽能電池係一種利用

太陽光直接發電的光電半導體薄片，它祇要一照到光，瞬間就

可輸出電壓及電流。而此種太陽能光電池 (Solar cell )簡稱

為太陽能電池，或太陽電池，又可稱為太陽能晶片。在中國大

陸稱為硅晶片，因為中文"硅"是 矽的古字，矽為現代譯音字。

在物理學上稱為光生伏打，簡稱PV (photo = light 光線，

voltaics = electricity 電力)。

9

圖三 太陽能電池發電原理圖

10

2-1 太陽能板原料種類

矽(silicon)為目前通用的太陽能電池之原料，而在

市場上又區分為:（1）單結晶矽（2）多結晶矽（3）非結晶矽。

而目前市場應用上大多為單晶矽及非晶矽兩大類，

原因是：

（1）單晶矽效率最高。

（2）單晶矽價格最便宜，且無需封裝，生產也最快。

（3）非結晶矽的切割及下游再加工較不易，而前述兩種都較

易 於再切割及加工。

太陽能電池的發電能源來自於光的波長，太陽光是一種全

域波長，而白熾燈的波長與日光燈的波長不同，太陽能電池以

陽光或白熾燈之波長為較適用，而太陽能電子計算機上的太陽

能電池是屬於 "室內型的非晶" 如果長期拿到戶外曝曬，且串

並聯為較大電壓及電流時，將導致其內部連結組織燒斷而損壞，

這是過去有人因錯用材料(以為太陽能電池只有一種)，卻誤以

為所有的太陽能電池都不實用的原因。

太陽能製造廠商將太陽能電池稱為cell ，國內業者則慣

稱晶片，把晶片(或依設計所需要的電流進行晶片切割後)焊上

箔條導線再將許多焊好的晶片用箔條串聯成一組，再與低鐵質

11

強化玻璃層層疊疊起來，一同放入層壓機(laminate)的機台上

做真空封裝，製成module ( plane ) 稱之為模組或稱太陽能

板。一般太陽能光電商品，其太陽能輸出電流如果在300 毫安

(mA)以下時，都只會在太陽能板正極輸出端，接裝一個負載極

微小的防逆二極體 (schottky diode 消基二極體)以防止蓄電

池內的電流逆流回到太陽能板,如此就可以接上蓄電池使用。

太陽能板的規格除了外形尺寸之外，另有一些特性數據，其中

Voc =開路電壓，

Isc = 短路電流，

Vmp ( Vop)=最大工作電壓，

Imp ( Iop) = 最大工作電流，

Vmp x Imp = W 瓦 / (最大)功率。

在太陽能商品說明書上所看到的數據均以100mW / cm2(即

無雲晴天中午的照度12 萬LUX ) 及攝氏溫度25 度，為測試條

件(各地氣候不同，一天中符合如此條件的機會很少)。所以實

際上的應用數據是達不到商品型錄上所號稱那麼高的。

太陽能電池的功能係以其轉換效率作為分等，以單結晶矽

來說：商業級 (印刷式) 晶片從11%~15%，特殊定製品從

15%~17%，太空級 (蒸鍍式) 晶片從16%~24%，當然效率愈高其

12

價格就愈貴，在澳洲1996 年世界太陽能車競，Honda 就將效

率達24%的晶片全部契約買斷，而21%~23%也被其他集團高價包

下，目前地面用太空級晶片只有效率17%~19%的晶片。

值得一提的是：經過幾年來世界太陽能車3000 公里競賽

的經驗，發現唯有太空式晶片，才能經得起長途跋涉的顛簸震

動(焊接點不易脫落)，這就是以焊接來說：蒸鍍式晶片與印刷

式晶片在移動環境(車用)使用下的效果差異。換句話說：固定

式(靜止)的太陽能電池模組，可以採用較便宜的印刷式晶片。

但以當今現有的焊接科技而言，在移動(震動)的環境下使用太

陽能電池時，目前還是以太空級(蒸鍍式)的太陽能電池較為

靠。

化合物半導體太陽能電池

化合物半導體多為Ⅲ-Ⅴ族及Ⅱ-Ⅳ族之化合物，效率

雖高但價格昂貴，較適合太空發展應用。此類型常見的種類有

砷化鎵(GaAs)、鎘碲(CdS/CdTe)、銅銦鎵二硒(CIGS)三種太陽

能電池。

13

(1)砷化鎵：

GaAs 屬於Ⅲ-Ⅴ族化合物半導體材料，其能隙為1.4eV，

高太陽光吸收率， 是很理想的太陽能電池材料。其製程主要

採用MOCVD(Metal-Organic Chemical Vapor Deposition)和

LPE(Liquid Phase Epitaxy)技術，將p-型和n-型晶體直接長

在晶片基板上，而基板本身通常不參與發電作用。其中MOCVD

方法製備GaAs 薄膜電池受基材結構匹配(lattice match)、反

應壓力、Ⅲ-Ⅴ比率、總流量等諸多參數影響，而這樣的磊晶

(epitaxy)成長方式優點則在於元件結構可以非常多樣化，例

如異接面、超晶格等結構。

最近Sharp 與Soectrolab 公司都分別發表了三異質接面

(GalnP/GalnAs/Ge) Ⅲ-Ⅴ聚光型太陽能電池(concentrator

solar cell)其轉換效率達37％以上。隨著新一代四異質接面

Ⅲ-Ⅴ聚光型太陽能電池的發展，未來轉換效率將突破40％。

(2)鎘碲：

此類型薄膜太陽能電池在薄膜式太陽能電池中歷史

最為悠久，在1982 年Kodak 首先作出光電效率超過10％之鎘

碲太陽能電池，而目前實驗室達成最高效率為16.5％。典型的

14

CdTe 太陽能電池結構主體由約2μm層的P-type CdTe與0.1μm

的N-type CdS形成，光子吸收層主要發生於CdTe 層，可吸收

約90％以上的光子。目前已知為製造高光電效率CdTe 太陽能

電池，不論電池結構如何，均需要使用氯化鎘活化半導體層，

可採用濕式或是乾式蒸氣法，乾式法較為工業界採用。

目前CdTe 商業化產品效率已超過10％，但卻無法躍升為

市場主流之原因有以下幾點：

1. 模組與基材材料成本太高。

2. 碲天然蘊藏量有限，勢必供不應求。

3. 鎘的潛在性毒害。

(3)銅銦鎵二硒：

GIGS 材料隨銦鎵含量的不同其光吸收範圍可從1.02eV

至1.68eV，此項特徵可加以利用於多層堆疊模組。其結構有別

於非晶矽型光電池， 主要在於光電層與導電玻璃間有一緩衝

層buffer layer)，該層材質通常為硫化鉻(CdS)，載體可使用

具可繞性材質，所以製成上可以使用Roll-to-Roll 方式進

行。

GIGS 在高光電效率低材料成本的好處下，面臨三個

15

主要困難需要克服：

1. 製程複雜，投資成本高。

2. 關鍵原料的供應。

3. 緩衝層CdS 潛在毒害。

2-2 新式太陽能電池

高油價時代來臨，替代能源愈來愈受重視，在台灣有新的

第三代太陽能電池技術成功研發出來，聲稱不受日照角度限制，

只要有光源，即使在室內也可發電，可以廣泛應用在 3C消費

產品，預估最快 2014年可邁入量產，全球產值至少有 60億新

台幣。

其特色,薄可做成可饒曲(形狀)透光(半透明),對於消費性電

子產品是蠻好的(如圖四)。

16

圖四 新式立方體感應模組追日系統

圖五 系統架構圖

17

系統是用來追蹤偵測並計算出照射在感測單元表面的太

陽光之方位角與仰角，其包含感應模組、處理單元、被動追日

系統單元、轉動單元與太陽能板。太陽能板接收太陽光之光強

度，用以產生對應光強度之電能 E_Energy。感應模組係具有複

數感測單元，且該等感測單元彼此相互形成立方體，用以根據

太陽光入射於該等感測單元之光強度，分別地產生對應光強度

的感測訊號，例如感測單元可為太陽能板。舉例而言，其中立

方體可為邊長相等之正立方體。處理單元與感應模組連接，且

分別地根據自該等感測單元所接收與其對應之感測訊號，產生

對應的控制訊號。其中，根據控制訊號，用以提供轉動單元轉

動太陽能板所需之方位角訊號與仰角訊號。轉動單元與太陽能

板連接，且根據控制訊號，轉動太陽能板，使得太陽能板垂直

面向入射太陽光。此外，應當可以了解到，轉動單元藉由方位

角訊號與仰角訊號轉動太陽能板，將使得太陽光之光強度於太

陽能板上產生最大的電能 E_Energy。值得注意的是，本發明之

主動式追日系統更可包含一被動式追日單元，其根據太陽的運

動軌跡，可選擇性的提供太陽能板轉動所需資料，並透過轉動

單元轉動太陽能板，發電效率會比固定式太陽能板多 30%↑。

18

圖六

圖七

19

2-3 塔式集熱系統

由於太陽光輻射的能流密度低, 當我們要利用太陽能時,

爲了爲了提高溫度來獲得足夠的能量, 通常必須採用集熱器,

來採集太陽能; 聚光集熱器能將太陽光聚焦在較小面積的吸

熱面上, 就好像我們小時後, 使用放大鏡來聚焦太陽光, 獲

得較高溫度, 讓紙片著火! 這種系統有一個必要條件, 就是

只能利用直射輻射, 所以必需追蹤太陽!

太陽能集中塔式集熱器, 透過佈滿中央吸收塔的四周地

面的數百片甚至數千片的反射鏡子, 自動直接追蹤太陽, 將

反射光精確投射中央高塔頂端的集熱裝置, 將光能轉變成熱

能, 加熱水、熔鹽或是其他介質產生蒸氣. 目前, 這樣的太陽

集熱技術, 已經可以產生攝氏600~1200度的高壓熱蒸氣, 用

以推動蒸氣渦輪機發電系統, 或者可以用來提供熱化學製氫

系統來使用。

1980年代初, 美國在南加州就已建成第一座太陽能集中

塔式集熱裝置--Solar One! 起初, Solar One發電功率爲10兆

瓦; 後來到了1992年,Solar One增加了熔鹽接收器和儲熱系統;

由於熔鹽在接收器內, 可以由攝氏288度加熱到565度, 比直

20

接使用水當介質效能好; 再加上儲熱系統的功能, 順利的提

高了Solar One太陽塔的發電效能。

圖八

圖九

21

2-4 拋物線槽式聚焦系統

至於已經在美國加州商業化應用的拋物線槽式聚焦系統,

主要是利用拋物線彎曲鏡面, 能夠以大於80倍的聚焦比率,

將太陽輻射聚焦到管狀的接收器上, 並將管內傳熱油類介質

( 或是水 ), 加熱至攝氏400度, 然後在熱交換器內産生高壓

高溫蒸汽,推動蒸汽渦輪機發電。

圖十

22

太陽能目前發展

現今太陽能為地球發展最有潛力的能源，跟著時代的

進步能源的用途也更多方面，現今也有許多能源也開始枯

竭了，所以發展太陽能是取代現能源最好的方法之一。

太陽能可說是取之不盡用之不竭，不過也受早晚日照的影響，

所以克服日照的問題，也是發展太陽重要的一環，以前各國也

有對太陽能做研究發展，但是各家庭的使用普及率也不高，所

以才沒深入繼續研究，現因石油或核能等的能源危幾，造成各

國經濟的發展開始衰退，各國為了應付未來能源的問題，當今

發展太陽能是各國最需要的，所以太陽能是現今地球上取代各

能源最好的能源之一。

我國太陽能電池產業發展至今，仍僅處於起步階段，

術及研發方面需具絕對的優勢，才能和國外大廠競爭。

鑑於國內市場狹小，故短期內並不看好國內市場，應以外銷市

場為主，與國際大廠策略聯盟共同生產，較能減少投資風險。

工研院於2011年3月3日針對台灣太陽能產業發展狀況進行演

說，工研院估至2011年為止，台灣在矽晶圓產能到6.3GW；電

池產能為11GW；模組產能為2.56GW；而薄膜產能為0.6GW。也

表示，台灣的電池產能在會超過6GW，但針對市場未來的發展，

23

市場的穩定性將是決定性的因素。工研院指出，缺乏原物料和

設備的供應；依賴技術移轉；以及集中在製造領域為不利於台

灣太陽能產業發展的關鍵因素；如不加以改善，將帶來高製造

成本；低毛利；與低競爭力。

根據工研院的分析，成本下降仍為太陽能產業發展的主要

因素，而台灣目前過度集中在中游電池與模組領域，產業的附

加價值遠不及於上游材料與設備；以及下游的系統整合領域，

不利台灣產業的長期發展。表示台灣太陽能產業未來應朝向技

術分散；發展上游關鍵設備與原物料；發展利基市場；以及擴

展地市場需求等方向來佈局。

由於太陽能發電系統生產成本高，業者莫不致力於降低成

本，除了掌握便宜的原料外，在技術面宜從事太陽能電池轉換

效之提昇、薄膜化的研究及輸配電網路的聯繫技術，在推廣使

用上，可進行太陽光電系統與屋瓦的一體化，即與建材廠商合

作，在施工時即安裝太陽能發電系統，甚至共同生產可發電的

太陽能屋瓦，提高附加產品價值並降低安裝成本。整體而言，

應從擴大需求著手，增加太陽能電池的應用範圍，如此產業才

有長期發展的基礎。

24

2-5 風力發電

一、風力發電的原理

1.風能轉換及風力機

風力機(Wind Turbine)主要是藉著空氣流動轉動葉片

以擷取風的動能,進而轉換成有用的机械能或電能.葉

片轉子受風吹而轉動,係源於氣動力的作用( 包括升

力及阻力 ),對葉片產生轉動扭矩

風力機無法利用全部之風能.理論上, 葉片氣動轉換

之極限效率為５９.３%。大多數葉片的轉換效率約在

30~45 %之間,經由机電轉換後,風力机的輸出效率則約

在 20~40%之間。

2.風力發電機特性

•一般風力機啟動風速約為 3 m/s。

•當風速在 4 m/s 以下時無法產生電力。

•當風速在 25 m/s 以上時因危險需停止運轉。

•風力發電機受風速變化無常之特性，並無法輸出穩

定的電力，因此一般均須併聯入大電網做為輔助電

力。

25

二、風力機的分類

風力機的種類相當多，依結構式樣可分類為：

1. 按主軸與地面的相對位置，可分為水平軸與垂直軸式。

2. 按轉子相對於風向的位置，可分為上風式與下風式。

3. 按轉子葉片工作原理可分為升力型與阻力型。

4. 按轉子葉片數量，可分為單葉型，雙葉型，三葉型，荷蘭

型，美國農村多葉型。

水平軸風力機的優點在於：設計具多樣性、起動性能佳、

振動小、運轉效率高；垂直軸風力機的優點在於：可利用360°

的風、啟動風速低、風能利用率高、噪音小。

26

圖十一

圖十二

27

轉向裝置------->

發電機------------->

齒輪箱----------------------↑

輪殼----------------------------------------↑

圖十三

風能利用價值分等

風能價值分等是由美國密蘇里大學風力工程系對風能潛力

而加以區分。如下表：

年平均風速 (m/s) 風能利用價值

<3 沒什麼價值

3 勉強可用

4 還不錯

5 良好

6 優異

>6 特優

28

三、風力發電優點

1. 考慮能源多元化，風力發電為技術成熟之再生能源。

2. 因應環保意識高漲，風力發電則無燃氣汙染。

3. 因應”氣候變化綱要公約”二氧化碳排放減量,風力發電

將是發展趨勢。

4. 因風力機造型設計美觀,可規劃成觀光景點。

風力發電未來展望

風力發電固然有許多優點，但與不同燃料之發電成本比

較，風力發電每度發電成本仍較其他方式高，加上風力之多

變性，無法單靠風能發電，必須與可靠之能源儲存系統聯用。

因此，如何降低發電成本以及發展可靠之能源儲存系統將是

風能利用與發展之主要課題。

現階段風力發電之經濟性仍無法與傳統發電方式抗衡，

但由於環保問題的重視及能源多元化，風力發電將是發展趨

勢。風力發電兼具能源與環保雙重貢獻，值得重視推行，

能源貢獻：以熱值估算，風力每發 1 度電約可減少 0.25公

升燃油或 0.37 公斤燃煤消耗。

每百萬瓦的風力發電每年可以減少傳統石化發電的二氧化

29

碳排放量達 5000 噸.

環保貢獻：屬綠色電力(Green Power)，每發 1 度電約較傳

統能源減少 1kg CO2及少量 Nox， SO2等污染物排放。社

會環境成本據評估僅0~0.1美分/度電，較傳統能源低甚多。

對生態環境保護相當有益。

未來的發展

太陽能計劃的實施和普遍的發展，以使得各家庭慢慢的

開始能習慣接受太陽能的各種產品，其次的是希望能使太陽能

達到使成為各家庭普遍的使用。也希望透過資料能讓各家庭更

了解使用太陽能的重要性和發展太陽能是現取代各能源的最

好一項發展，因發展太陽能礙於最大的主因是發展成本高，和

各產品的價格也較昂貴，至使大多數人礙於經濟的問題，而無

法普遍使用太陽能的各種產品，現各國家也開始積極的重視這

個問題。

所以國家政府也開始有補助，隨著能量的減少，如能以太

陽能取代各能量，相信至少能在延長各能量的使用年限，所以

開發太陽能如能達到經濟和實用的用途就能廣為各家庭普遍

使用，如有政府的更多鼓勵及輔助，幾年後太陽能就能成為相

30

當普遍的資源，舉凡；電動汽車、腳踏車、太陽能發電…等等。

第三章 製作過程

3-1 太陽能電路板製作

太陽能電扇電路

圖十四

31

製作過程

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33

34

操作說明

1. 打開電源開關，風扇啟動

2. 打開充電開關，光線充足時，蓄電池進行充電

3. 電源開關與太陽能充電開關不可同時開啟

檢討與改進

1.太陽能板與連接線焊接時須注意正負極性。

2.表頭直接焊至電路板上，亦須注意其極性。

3. LED ，DIODE 也要注意極性的正負，當極性接反就無法由

整流器充電。

4.焊接時須注意電線有無接好。

35

3-2 風力發電製作

風力發電電路圖

圖十五

36

製作過程

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3-3 材料表

表一、 太陽能電扇材料

項目 品名 規格 數量

1 二極體 IN60 1

2 SW. 搖頭 2段 3(5)Pin Minipcb Type 2

3 PCB 洞洞板 1

4 馬達 3V 1

5 LED 3mm,綠光 1

6 螺絲 3mm 用 4

7 銅柱 M3*30 4

8 單排針座 3Pin 1

9 太陽能板 4V,75mA 1

10 充電電池 1.2V 2

11 電池盒 3AA*2 1

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表二、 風力發電材料

項目 品名 數量

1 變壓器 12 0 12 1

2 7X7DC 12V 直流馬達 1

3 發電機馬達 1

4 整流二極體 2

5 電解電容 470uF 16V 1

6 LED (紅色) 1

7 3 Pin(公) 1

8 Sw滑動開關 1

9 螺母 14

10 螺母 3x8 6

11 迷你螺絲 2.5x5 1

12 長條螺絲 3x31 2

13 L型支架 4

14 銅柱 10mm 4

15 Pc版 10x16 1

16 AC電線 1

40

第四章 結果與討論:

對許多人來說，太陽能電池不是長在太空梭上的一大塊，

就是計算機上那小小長方的一塊，似乎很難想到他在實際生活

中能有多大的用處。但是隨著技術的進步和普及，太陽能電力

系統已經漸漸的以路燈、廣告看板照明、輔助電力等等形式悄

悄的走入我們生活中。

因此用綠色能源發電來取代現今的高污染性的發電方式

是可行的，提高發電率是今後要努力的方向，這個目標也許近，

但相信不久的將來綠色能源發電一定會成為各國的主要電力

來源。

我們所定的目標是希望能利用太陽的能量及風的力量充

電可以不必適用到家裡的插座來進行小能量的充電。雖然目標

乍聽下好像並不難可是對我們組員來說卻是個考驗，因為我們

在找尋相關資料的過程中所遇到的事都是以前未曾接觸到的

事務。其實太陽能與風力是生活中不可缺少天然物資，如果能

有效的利用此能源，將會使我們省下更多的有形物質的消耗，

利用在發電方面是很多國家已經開始研究的問題，但是如何將

這樣的能源充份的利用就是研究的重點，更何況太陽能和風力

發電是取之不盡，用之不竭的。

41

然而在專題製作過程中，對於電子方面不熟悉的我們，

遇上了不少問題也問了很多師長及店家，使我們了解並

加以改進，但完成後還是發現了些障礙點。

(1) 還是會有機會遇到沒有日曬及風源的狀況

(2)在電路設計上無法使用兩種能源同時充電

(3) 放電裝置馬達散熱不易

(4)發電效益小使得充點時間久

發電數據

使用 4V 75MA 太陽能板充電充電完畢需 20~30 小時

(依陽光強弱而定) 依公式計算後期

轉換效率約 12-20%

風力發電的部分經我們量測過後發電馬達產生約 5V 特

充電完畢約需 43 小時左右

此次專題研究我們都獲益匪淺，得了很多也學了許多，

同學們的努力及分工合作加上老師的細心指導，使我們

在製作及探討時更加順利與提升，更重要的是，這次專

題讓我們了解了綠色能源的觀念 ，希望能將這份觀念

灌輸給更多人知道，讓大家能夠一起節省能源。

42

第五章 參考文獻

網路資料

1. http://www.kson.com.tw/chinese/study_23-8.htm

2. http://www.epochtimes.com/

3. http://pv.energytrend.com.tw/

4. http://www.digitimes.com.tw/tw/rpt/rpt_show.asp?

cat=SOR&v=20100308-128

5.

http://blog.yam.com/sunelectric/article/40268691

6. http://www.taiwangreenenergy.org.tw/Report/

7. http://www.twtia.org.tw/

8. http://www.gdfpw.com/show.asp?id=271

9.

http://www.solar-i.com/solt-Yu/energy%20website/

_html/teach_web/intro/intro.html

書籍資料

1. 太陽能發電原理與應用

作者：馮垛生/主編

43

出版社：五南

2. 風力發電系統

作者:阿克曼(Thomas Ackermann)

出版社：中國水利水電出版社

3. 風力發電技術

作者：張希良、郭興家、張勝雄、林矩民

出版社：新文京出版