奇客的太陽能日誌

自發自用的好選擇! 離網型太陽能發電系統! 想要安裝太陽能板來自發自用 ，那麼怎樣的系統選擇及建置才能符合需求呢? 答案是離網型太陽能發電系統!  離網型太陽能發電系統基本上是包含太陽能板所組成的陣列 、離網型太陽能專用逆變器 、蓄電池的儲能 系統及負載設備 。 離網型系統主要背使用於不方便使用電網 ，需要有獨自供電的區域 ，如小木屋 、資材室 、偏僻山區 、移動型設備的區域 。 離網型太陽能發電系統 (點圖可放大) 太陽能板再受光照下將太陽光轉換為電 ，藉由離網型 太陽能專用逆變器供電給負載設備使用 ，同時給 蓄電池的儲能 系統充電；再無光照時 ，藉由 離網型 逆變器將儲存於 蓄電池中的電給取出使用 。簡單來說 ，白天使用太陽能板發的電 ，同時將多產生的電儲存於蓄電池中 ，晚上則使用 蓄電池中所儲存的電 。 一般建置 離網型的設備有: 太陽能板 、離網型的太陽能專用逆變器 、安裝支架 、蓄電池儲能系統 。 太陽能板依據所需的數量或發電進行購買 。離網型逆變器將 太陽能板產生的直流電轉換為市電所需的交流電 ，直接供給負載設備使用或直接儲存於 蓄電池中 。 逆變器的規格視安裝的太陽能板數量及規格來挑選 。 可參考:  發電系統的最佳選擇! 太陽能專用逆變器! (應用篇) 安裝方式 ，不論地面型或屋頂型 ，都需要使用太陽能板用的支架來安裝 ，與併網型的系統是一樣的 。最後為 蓄電池的儲能 系統 ，視欲使用的電池種類來進行安裝 ，一般來說需要長期穩定供電的 ，會選擇 磷酸鋰鐵電池 ，短期或暫時性需求的 ，則可以考慮 深循環鉛酸電池 。 可參考:  電池的挑選! 鉛酸 VS. 磷酸鋰鐵! (應用篇) 延伸閱讀:  太陽能應用篇 圖片來源:  https://www.opti-solar.com/taiwan/ap_app.tw.html#ap_07

電廠! 售電! 併網型太陽能發電系統!  太陽能發電系統有不同的種類 ，如果想要安裝太陽能來進行售電需求 ，因該使用哪種類型的發電系統呢?  答案是併網型太陽能發電系統!  併網型太陽能發電系統基本上是由太陽能板所組成的陣列 ，搭配上併網型的太陽能專用逆變器所組成 ，不使用蓄電池的儲能系統 ，透過併網型逆變器直接將電輸入到公共電網 。 併網型太陽能發電系統 (點圖可放大) 併網型太陽能發電系統相比離網型 太陽能發電系統 ，由於少了蓄電池的儲能和釋放等轉換過程 ，減少了其中能量的消耗外 ，也減少使用的空間及建置成本 。 一般建置 併網型的設備有: 太陽能板 、併網型的太陽能專用逆變器 、安裝支架 、計價及雙向錶 。 太陽能板依據所需的數量或發電進行購買 。 併網型的逆變器將太陽能板產生的直流電轉換為市電所需的交流電 ，再回饋輸電系統中 。 逆變器的規格視安裝的太陽能板數量及規格來挑選 。 依據安裝方式 ，如地面型或屋頂型 ，來選擇安裝太陽能板用的支架數量及樣式 。最後為電錶 ，很多時候聽見的[掛錶] ，其實就是指在系統完成後 ，電力公司會派人來安裝計價及雙向錶 ，在太陽能系統附近的那個就是計價錶 ，而在屋外的電錶會被取代為4G網路的智能電錶 。作用上都是用來計算太陽能系統的發電量及售電金額 。 可參考:  發電系統的最佳選擇! 太陽能專用逆變器! (應用篇) 延伸閱讀:  太陽能應用篇 圖片來源:  https://www.opti-solar.com/taiwan/ap_app.tw.html#ap_07

發電系統的最佳選擇! 太陽能專用逆變器!  安裝太陽能系統時 ，除了要安裝太陽能板外，還需要有太陽能控制器、逆變器、電池儲能系統(視需求) ，同時還需要考慮控制器與逆變器的搭配性 ，那麼有沒有更簡便的方法呢?  答案是有! 就是太陽能專用逆變器!  太陽能板專用逆變器就是將太陽能控制器與逆變器整合再一起。一般來說，控制器有PWM及MPPT兩種類型 ，但太陽能專用的逆變器 ，主要是使用轉換效率較好的MPPT控制器 ，雖然價格上不便宜 ，但效率好 、使用方便 ，成為現在太陽能發電系統的主流 。 可參考: 1. 便宜又好用的PWM太陽能控制器! (應用篇) 2.最大功率追蹤太陽能板控制器: MPPT Controller (應用篇) 3.交流電的關鍵 "逆變器" !! (應用篇) 由於太陽能專用逆變器整合這些功能 ，因此在使用上與單獨使用控制器與逆變器有些微差別 ，此外 ，視需求有的也可以對儲能電池系統進行充電 ，以下說明: 太陽能專用逆變器基本功能 (點圖可放大) 上圖為 太陽能專用逆變 器的基本功能介紹 ，從中確認該機台是否符合需求 。 針對欲使用的太陽能板的規格 (點圖可放大) 圖中需要注意的是 太陽能板的電壓上限 ，使用上不可以超過 開路電壓 的上限 ，計算上需將溫度造成的影響一併考慮 ，因此建議以當地的 最低溫度 來進行計算 。 可參考:  夏天到了太陽能板發電能力越好? 溫度與發電的關係! (進階篇) 交流電的使用 (點圖可放大) 圖中告知將太陽能板的直流電轉成交流電後的規格及使用方式 。 規格介紹如上 ， 使用上只需挑選併網型或離網型即可 。 可參考: 1.直流電? 交流電? 太陽能板發的電! (進階篇) 2.自發自用 & 電廠投資!! 如何計算需要的發電量? (應用篇) 3.電池的挑選! 鉛酸 VS. 磷酸鋰鐵! (應用篇) 4.太陽能板自發自用! 多少發電量才夠使用? (應用篇) 延伸閱讀:  太陽能應用篇 資料來源: 1.  https://www.ginverter.com/upload/file/20220808/9cd630eebd64839857ab0e3169db76fc.pdf  

抗戶外老化的關鍵材料！太陽能板用“背版”  太陽能板可 靠 度是在戶外使用最重要的指標 ，可靠度的好壞與電廠投資 、個人使用有極大的相關性 ， 那麼會影響可靠度的關鍵材料是?  答案是太陽能背板!  太陽能板在戶外使用最常看到的問題有: 絕緣失效、嚴重脫層、背板破裂 ，這些都與太陽能背板息息相關 。所謂太陽能背板就是位於太陽能板的背面 ，對電池片有保護及支撐作用 ，同時讓板子具有可靠的絕緣性 、阻水性 、耐老化性 ，因此背板具有三個關鍵指標來反應這些可靠度: 耐候性 、機械強度及接著力 。 為了滿足這些關鍵特性 ，太陽能背板都為複合結構 ，通常具有三層結構 ，外層保護層需具有良好的抗環境侵蝕能力 ，中間層需具有良好的絕緣性能 、阻水性 、耐溫性 ，內層需要與封裝材有良好 接著性及耐老化性 。 太陽能背板結構圖 (點圖可放大) 目前使用上 ，外層有含氟系或強化PET系 ，中間層都為PET ，內層大都為高分子材料 ， 用來作黏著使用 。 背板受紫外光照射劑量 (kWh/m2) (點圖可放大) 表中國外研究機構測得的數據 ，從中可知不同的環境所需要的保護性考量不同 ，使用於熱帶或沙漠型的環境下 ，使用 氟系的背板具有較好的保護性 ，一般環境或平屋面型等 ，紫外光侵害不強的地方 ，則可以考慮使用PET系的背板 ，具有較高的CP值 。以台灣南部來說 ，屬於熱帶型的環境 ，建議使用 氟系的背板 。 相關參考:  能用20年的太陽能板! 魔鬼就在細節裡～ 太陽能板的材料！(進階篇) 延伸閱讀:  太陽能入門篇 資料來源:  1.研究機構: Fraunhofer 、NREL 、Atlas 、Dupont

夏天到了太陽能板發電能力越好? 溫度與發電的關係! 太陽能板接受的日照量與發電能力息息相關 ，那麼夏天的日照量高 ，板子的發電能力因該也越高嗎?  答案是否! 溫度與發電是相反的關係!  太陽能板的發電能力在不同溫度下會有所不同 ，一般購買板子時的功率為標準功率:  標準功率 指太陽能板在IEC的國際規範上 ，以標準測試條件 (standard test conditions. STC) 、溫度25 ℃ 、照度1000W/m2 ，AM1.5 標準光譜下所得到的 。 一般在戶外使用時 ，日照量(照度)不會是 1000W/m2 ，通常算有發電效能的時候 ，大都落在400~800 W/m2 ，因此實際的發電功率是會比標準功率來的低 。夏天時正中午有機會到 1000W/m2 ，甚至是超過 ，然而環境溫度相對也高 ，因此板子的溫度也會跟著升高 。可參考:  新手入門!! 第一次購買太陽能板~規格書怎麼看!! (入門篇) 目前的太陽能板 ，溫度每上升 1 ℃ ，板子的電壓就會變小 、電流會上升 ，但由於電壓的下降幅度遠大於電流的上升 ，因此造成輸出功率會明顯的下降 ，約0.35% ；相反的溫度越低 ，輸出功率是會增加 ； 通常與溫度相關的發電能力 ，一般稱之為 溫度係數 。 注意: 不同廠家製作的板子 ，溫度係數也都不同 。 太陽能板的溫度係數 (點圖可放大) 夏天的溫度高 ，太陽能板的溫度約在45~65 ℃之間 ，因此會降低7~10.5%的發電功率 。反之冬天 溫度 低 ，日照量沒有夏天高，但發電能力明顯較好，這就是為何冬天的發電效益高的原因 。 不同的安裝場域下溫度增加量 (點圖可放大) 另外 ，要注意的是除了環境溫度外 ，在 不同的 安裝 場域 下 ，溫度增加的能力也會不同 ，從表中可知道安裝於 屋頂 的溫度 增加量 是高於 地面型 安裝的 。 延伸閱讀:   太陽能進階篇 資料來源:  1. Creep in photovoltaic modules: Examining the stability of polymeric materials and components. IEEE, 2010, David C. Miller; Michael D. Kempe; Stephen. H. Glick; Sarah R. Kurtz 2.https://energy

電壓? 電流? 不匹配的太陽能板因該怎麼辦? 遇到太陽能板壞了需要更換 ，但板子的功率不同 ，或是手邊的板子型號不同 ，這樣到底能不能使用呢?   答案為視太陽能板的規格及使用方式而定!  太陽能板的背面一般都會有產品標籤 ，上面都會註明板子的電壓 、電流等規格 ，是否能匹配會視這些規格而定 。一般來說 ，太陽能板的輸出都會有公差 ，通常會是3% (建議參考板子本身的規格書) ，只要在這公差內 ，基本上是可以互相搭配使用 ，但如果不是 ，就需要依規格來決定使用方式 。 電壓相近 如果太陽能板之間是電壓相近的話 ，可以使用 並聯 的方式來使用 ，此時總電流為 各 別板子的電流相加 。 總電壓 = 電壓不變 總電流 = 太陽能板的電流相加 需注意 : 如果太陽能板局部遮陰的話 ，造成電壓下降的話 ，可能會發生 逆灌電流 的現象 ，造成板子的發熱 ，繼而引發熱斑 、玻璃破裂 、封裝材發黃等問題 ，所以使用上需加上 阻斷二極體  ( 防逆灌 二極體 ) 作保護 。 電流相近  如果太陽能板之間是電流相近的話 ，可以使用 串聯 的方式來使用，此時總電壓為各別板子的電壓相加 。 總電壓 = 太陽能板的電壓相加 總電流 = 電流不變 需注意 : 太陽能板接線盒裡需有旁路二極體 ，當板子被遮陰時才不會導致整組串都不運作 。 相關參考:  1.最佳的太陽能板安裝方式～增加你的發電受益！(進階篇) 2.太陽能板串聯? 並聯? 怎麼使用系統效益最佳? (應用篇) 太陽能優化器 (點圖可放大) 電流差異大 時 ，注意千萬不可使用串聯的方式 ，因為電流會被受限在小電流的太陽能板上 ，造成輸出電流變小外 ，還 會因為電流集中的關係造成發熱現象 。 如果太陽能板的電壓和電流的差異真的都無法匹配的話 ，建議使用 太陽能優化器 ( optimizer ) ，優化器會自行 調整 板子的 電壓和電流 來達到 匹配 ，得到最佳的發電效率及安全性 。 注意: 通常不同的太陽能板的對接使用 ，都不會在製造商的使用規格裡 ，如果因此有板子或系統上的問題 ，是會沒有擔保的 ，建議先詢問原廠 。 延伸閱讀:  太陽能應用 篇 圖片來源:  1. https://www.solaredge.com/tw/products/power-optimizer#/

太陽能板串聯? 並聯? 怎麼使用系統效益最佳?   在安裝太陽能發電系統時 ，必定會遇到一個問題 ， 那就是太陽能板因該是串聯還是並聯使用比較好呢?   答案是依安裝方式來決定!  太陽能板串聯 太陽能板系統串聯 (點圖可放大) 發 電系統的電壓=總太陽能板的電壓相加 發電系統的電流=單片太陽能板的電流 可參考: 1.功率 = 電壓 x 電流! 人人都知道的高功率太陽能板! (入門篇) 2.串聯×並聯! 太陽能板中的基礎應用! (入門篇) 特點: 發電系統的總功率主要是以 電壓 為主導 ，因此受到電流的影響相對較低 ，簡單說受到光照的變化影響降低 ，相對可以得到較高的系統效益 。另外 ，由於電流為單片板子的電流 ，因此電線不需要更換成更高的規格 ，加上電流並未累加 ，導線的發熱溫度相對也較低 ，在使用上的安全性比較高 。 缺點: 當有一片太陽能板被遮陰時 ，會導致整組串系統不運作 。 旁路二極體的功用 (點圖可放大) 實際上在高規格的太陽能板設計中 ，是有把這個問題考慮進去 。高規格的太陽能板使用的接線盒裡 ，是有安裝 旁路二極體 ，當板子被遮陰不發電時 ，前一片板子的電流會藉由 旁路二極體流向下一片板子 ，不會因為該片子不發電而造成整組串不運作 ，差別在於發電系統的總電壓少一片板子的電壓 。 可參考:  最佳的太陽能板安裝方式～增加你的發電受益！(進階篇) 太陽能板並聯 太陽能板系統並聯 (點圖可放大) 發 電系統的電壓= 單片 太陽能板的電壓 發電系統的電流=總太陽能板的電流相加 特點: 發電系統的總功率主要是以 電流 為主導 ，因此當有一片板子被遮陰不發電時 ，不會導致整個系統不運作 ，簡單說發電系統的影響只有總電流少一片板子的電流 。 缺點: 由於電流為總太陽能板的電流相加 ，因此電線需要更換成更高規格的 ，加上因電流的增加 ，導線的發熱溫度相對較高 ，提升使用上的風險性 ，建置成本也隨之增加 。 遮陰發生時並聯系統的運作 (點圖可放大) 實際在使用上 ，很少是一片板子不發電 ，通常是局部遮陰 ，造成板子局部發電 ，此時板子的電壓降低 ，但因其它的板子電壓相較於 局部遮陰的板子高 ，會造成電流從高電壓流向低電壓的板子 ，造成電流的逆灌 ，產生板子的發熱現象 ，甚至於發生熱斑 、玻璃破裂 、電池片效率降低等問題 。 目前在案場的使用上 ，都是以 串聯 為主 ，

長效發電的關鍵材料！ 太陽能板用“封裝材” 要讓太陽能電池片可以完美的存在於太陽能板中 ，同時還要確保能 長期運行使用的關鍵是 ?   答案是太陽能板專用的封裝材!  封裝材為一種保護太陽能電池片 ， 同時使前板的玻璃和太陽能板的背板接合在一起 ， 使電池片不受外界環境影響的關鍵材料 ，通常存在於電池片的上下方 。 主要特性:  柔韌兼彈性 、 高透光性 、抗 衝擊性 、耐 低溫性及必須對 金屬 、 玻璃及高分子材料有良好的接著性 。 太陽能板專用封裝材 (點圖可放大) 一般封裝材 在常溫下無黏性，在經過真空層壓封裝過程中，經過一定條件的熱壓反應後，開始熔融黏合及交聯固化，屬於熱固化型的膠膜，固化後具有透明性及彈性 。早期使用於太陽能板的封裝材有很多種類 ，但經過長期使用的考驗，現行的材料大都為 乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA) 或 聚烯烴彈性體(poly- olefin elastomer,  POE ) 。 乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA) EVA是以乙烯基為主鏈的材料 ，通常會加入乙酸(或稱醋酸)來進一步提升透光性， 除了兼具上述封裝材的特性外 ，價格適中 、使用簡單 為 目前普遍使用於太陽能板中的封裝材料 。缺點為 太陽能板在外界的紫外線、濕度及熱量等的作用下，EVA組成中的 醋酸被釋放出來 ，並且由於 醋酸 的產生會使電池片受到腐蝕而劣化，同時EVA本身也會分解 、 黃化而導致太陽能板的輸出功率下降 。因此挑選品質較好的EVA及太陽能板製造商就很重要。 EVA的劣化反應 (點圖可放大) EVA劣化後的現象 (點圖可放大) 聚烯烴彈性體( POE ) POE是以烯烴類材料為主結構 ，並加入三元乙丙橡膠(或稱EPDM) ， 除了兼具上述封裝材的特性外，還包含了許多優點 ，如 高體積電阻率 、 低水氣穿透率 、 超低溫使用性 、 優異的戶外耐久性 ，因此具有優良的 電氣絕緣性 、不易分解黃化 、無電池片 腐蝕效應 、 無PID效應 及戶外耐久性高等特點 。缺點為價格較高 、 製造工藝不易 。 近幾年開始 ，戶外安全使用及長效發電為大家所關注的議題 ，但因EVA及POE的缺點 ，許多材料商開始推出一種新材料 EPE ，就是將EVA/POE/EVA進行共擠生產 ，得到了一個介於EVA及POE優點之間的材料 ，目前也已有不少太陽能板製造商開始投入使用 。 相關參考: 

高功率的關鍵材料！太陽能板用“玻璃”  太陽能板除了由太陽能電池片供應電力外 ，還需由其它關鍵材料所組合，那麼這些材料是否就不重要呢? 不注意這些材料會有問題嗎?   答案是會的! 這些材料除了會影響發電外 ，還會影響使用性! 太陽能板五大關鍵材料分別為 前板玻璃 、 封裝材料 、 太陽能背板 、 接線盒 及 邊框 所組合 ，如圖所示 。 太陽能板結構 (點圖可放大) 圖片來源: 雲林縣再生能源 前板玻璃 玻璃是第一道保護太陽能電池片的關卡，能否持續不斷的發電，玻璃的強度是否足夠就很重要。除了抗衝擊的保護功用外 ，也兼具提升 發電效能的關鍵 ， 因此透光性就需要考慮 。目前 使用在太陽能板的玻璃為低鐵的鈉玻璃 ，因為低鐵含量才能提高透光性 ，使玻璃的透光性達到91% 。 強化玻璃的種類 (點圖可放大) 物理強化玻璃 一般的太陽能板所使用的玻璃都為物理強化或稱鋼化玻璃 ，主要是利用玻璃受熱冷卻後來達到內部應力的分布來強化 。 特點: 一般玻璃的3~5倍強度 、強化程度越高 ，破碎後顆粒越細小 ，不易傷害人體 、耐熱溫度可達200~250度 。 缺點: 能做到全強化的厚度為 2.8mm 以上 ，因此重量較高 。 一般的太陽能板使用的玻璃厚度為 3.2mm ，而1.4~2.8mm為半物理強化或半鋼化 ，至於0.2~1.4mm無法依靠物理強化來達到 ，這個厚度都是依靠化學強化 。 化學強化玻璃 主要是利用元素離子交換的方式來增加玻璃抵抗外界的能力。 特點: 與依靠內外應力平衡的物理強化玻璃不同，化學強化後的玻璃是可以進行切割、鑽孔等加工。強化能力在物理強化玻璃之上、強化厚度不受限制，因此能做到重量輕、強度高的玻璃。 缺點: 價格昂貴 ，約在物理強化玻璃的5倍之上 因為安裝場域的重量限制 ， 目前國際上的輕量化太陽能板都是以化學強化玻璃為主 ，其重量可減輕到一般太陽能板的一半以上 。其它會使用到 化學強化玻璃的地方 ，如螢幕面板 、手機的玻璃貼膜等 ，最有名的就是日本 旭硝子 (AGC)所製作的 。 摩氏硬度對照表 (點圖可放大) 抗反射層 (AR coating, ARC) 為了更進一步提升玻璃的透光性 ，太陽能板的玻璃表面會再加上一層抗光反射層 ，讓太陽光進入的量更高 ，從外觀上會發現未加上 抗反射層的玻璃會比較光亮及反光 。 特點: 加上了 抗反射層的玻璃 ，可以使 太