奇客的太陽能日誌

安全保護性的關鍵材料! 太陽能板用"接線盒" 太陽能板照光後 ，產生的電是如何在收集使用時 ，同時具有絕緣、耐壓等安全保護呢?    答案是靠太陽能板用接線盒! 太陽能板用接線盒是位在板子的後方 ，一個黑色小方盒 ，主要功能為太陽能電池產生的電與太陽能控制器之間的橋樑 。 接線盒的好壞包含本身的電氣特性 、機械性及材料性 ，功能相比其它材料複雜 。 太陽能板接線盒 (點圖可放大) 太陽能板接線盒的構成 接線盒主要作用是將太陽能板的電與外部線路連接 ，透過矽膠將 接線盒黏合在板子的背板上 ，藉由金屬引線將太陽能電池與外部的接線盒連接 ，再透過電纜線與太陽能控制器連接所形成 。另外 ，高規格的接線盒中 ，會額外含有旁路二極體 ，主要是確保當板子被遮陰不發電時 ，迴路 能正常運作 。 因此關鍵材料有: 1.接線盒盒體 2.  旁路二極體 3.電纜線與接頭 。 接線盒內部 (點圖可放大) 接線盒盒體目前的規格大都具有一定的防塵 、 防水功能 ，基本落在IP65 ，高規格的可到IP68 。 電纜線目前都使用4mm2的規格 ，耐電流上限為20安培(A) 、 耐電壓上限為1500伏特(V) ，操作溫度落在-40 ℃~90℃ 。接頭為與太陽能控制器相結合的另一個關鍵 ，目前業界普遍公認 、通用性高 也是安全性最好的為 Staubli史陶比爾所製作的MC4接頭 ，該接頭不僅具備IP68外 ， 耐電流 、 電壓上限與 電纜線同級 ，同時還具備對接後不鬆脫但好拆除的特殊設計 ， 對於不同類型的接頭都可以對接的優點 。 Staubli史陶比爾 MC4接頭 (點圖可放大) 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 圖片來源:  1. https://www.slocable.com.cn/Chinese/news/ 2.https://www.ksterminals.com.tw/tw_certification3.asp 3.https://energyshop.auo.com/product/detail/1115050

結構強度的關鍵材料! 太陽能板用"邊框" 在太陽能板中 ， 能提供結構安全性及支撐性的關鍵材料是?  答案是太陽能用邊框!  一般 太陽能板都一定會有邊框包覆在四周 ，主要是提供板子一定的結構強度 ， 同時與系統支架做接合用 ，為板子提供足夠的支撐作用 。為了將板子可以較好的固定 ，邊框必須包含一定強度及耐用性 ，通常使用於太陽能板的邊框都為 6系列 的鋁合金材料 。 6系列鋁合金邊框 1. 提供保護與支撐太陽能板的作用 2.由於鋁框具有導電性 ，提供太陽能板接地的作用 3.與其它材料相比 ，具有輕量 、 高強度及一定的耐腐蝕性 除了鋁合金本身的耐腐蝕性外 ，一般也會在鋁框表面進行陽極氧化處理 ，讓表面形成一層氧化鋁膜 ，進一步提升抗 腐蝕性 。以台灣來說 ，非高鹽害的地區 ，大都可以使用 。 太陽能板用邊框 (點圖可放大) 邊框的組裝 會影響太陽能板強度的另一個關鍵為邊框的組裝方式 ，邊框與板子的接合通常會使用高黏性的膠帶來做接合 ，邊框之間會使用螺絲來進行鎖附組合 。這樣的組裝方式對於一般的環境下使用沒有太大問題 ，但對於有耐風壓需求的環境就稍嫌不足 。目前高規格的太陽能板 ，在邊框的組裝上 ，會使用矽膠將邊框與板子直接黏合在一起 ， 邊框之間會使用專用的接合金屬部件進行組裝 ，提供安全 、高強度的保護及支撐性 。 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 圖片來源: https://www.kymical.com.tw/al

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

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...

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...

串聯×並聯!  太陽能板中的基礎應用! 說到電學的基礎就一定是串聯和並聯 ，那麼在 太陽能板中又扮演甚麼角色?實際在應用上很重要嗎? 答案是對的! 因為這與太陽能板的功率提升及應用息息相關! 先簡單說明一下何謂串聯和並聯 。串聯就是將多數個太陽能電池串接在一起 ，讓整體電壓增加 ；至於並聯的話 ，就是讓多數個 太陽能電池並排在一起 ，讓整體電流增加 。沒錯!不論是哪個方式 ， 目的都是在讓總功率增加提升太陽能板的實際效益 。關於功率的說明可以參考另一篇:  功率 = 電壓 x 電流! 人人都知道的高功率太陽能板! (入門篇)   太陽能板: 串聯迴路 (點圖可放大)   太陽能板: 並聯迴路 (點圖可放大) 從圖中可知道不論是哪種方式都是在增加太陽能板的功率輸出 ，在使用上電流除了可以靠增加電池片的面積之外 ，也可以利用並聯的迴路達到 ，只是如果電流的增加過大的話 ，在安全的使用上就必須使用線徑較大的電線 ，但這就會造成後續在使用上的麻煩 ，因此現行主流的太陽能板會使用面積較大的電池片增加電流 ，然後在增加電池片的數量提升電壓來做互相搭配 ，但缺點就是太陽能板的面積會變更大及笨重 ，所以如何選用就要看實際的應用環境來決定 。 不同電池片數量的太陽能板 (點圖可放大) 太陽能板的串聯迴路 (點圖可放大) 延伸閱讀: 太陽能入門篇 圖片來源: 1.http://www.newsolar.com.tw/zh-tw/product-248165/270W-290W-%E5%96%AE%E6%99%B6%E7%9F%BD%E5%A4%AA%E9%99%BD%E8%83%BD%E6%A8%A1%E7%B5%84-60-6X10-Cells.html

功率 = 電壓×電流! 人人都知道的高功率太陽能板!  購買太陽能板時都會問板子的發電功率是多少? 但甚麼是功率? 功率又是從哪裡來的呢?  答案是從太陽能電池來的!! 太陽能電池是太陽能板中最為關鍵的核心，也是主要發電的來源。當太陽能電池照射到太陽光後就會產生電流，而電壓則是源自於太陽能電池本身的物理特性所產生，而功率就是電壓x電流。 太陽能板與電池 (點圖可放大) 可以簡單想像成太陽能電池就是一個照了太陽光後會發電的乾電池，而太陽能板就是有好多個乾電池所組成，因此太陽能板的功率就等於全部的電池所產生的功率相加。 太陽能板功率計算式 (點圖可放大) 到這邊因該可以了解太陽能板的功率是如何產生，而這個功率的大小就是這片太陽能板發電的能力。可以簡單想像太陽能板是一個家電產品，差別在於一般的家電產品是會消耗功率的，而太陽能板則是產生功率的。 更高功率的太陽能板 太陽能電池比一般電池有趣的地方是照光後才會產生電流，那麼電池越大片照光的面積越多 ， 是不是可以產生更多的電流呢? 答案是對的! 越大片的電池產生的電流越大，產生的功率越高，因此就會得到更高發電功率的太陽能板，這也是目前主流的太陽能板會越做越大片的原因。 延伸閱讀: 太陽能入門篇 圖片來源: 1. https://www.narlabs.org.tw/xcscience/cont?xsmsid=0I148638629329404252&sid=0K143524098971028797 2.https://www.suning.com/item/0070226405/12263686838.html

新手入門 !!第一次購買太陽能板~規格書怎麼看!! 對太陽能板有興趣 ，但販售太陽能板的廠商又好多 ，到底要怎麼買才是對的呢？甚麼才是我想要的產品呢？ 答案很簡單!!  只要會看規格書就行! 每家廠商在販售太陽能板時都一定會有專屬於自己的產品規格書或是叫做datasheet ，這個通常都會放在 廠商 自家的網站的下載區裡或是在產品介紹裡可以發現 。那麼裡面的幾個重要的內容 ，以下就來介紹一下 。 電性能參數 太陽能板的外觀 (點圖可放大) 自己要買的產品長甚麼樣子總是要知道一下吧~ 太陽能板的電性能參數 (點圖可放大) 太陽能板的 電性能參數 ，這也是最重要的 ，畢竟買了太陽能板就是要發電 ，如果產生電力的能力很弱不就 得不償失了嗎 ，所以這一定要好好確認啊! 材料使用表 太陽能板的材料使用表 (點圖可放大) 這個太陽能板使用的材料種類 、數量 、等級等 參數 ，這是算 隱藏的重要資訊 ，這可是攸關這個板子本身的品質及能否真的能使用超過10年的指標 。可以參考另一篇:  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)  https://gk-slowlog.blogspot.com/2023/04/blog-post_29.html 基本使用方式 太陽能板的基本使用方式  (點圖可放大) 太陽能板的基本使用方式  (點圖可放大) 再來是如何使用太陽能板的 基本使用方式 ，如果用錯了可是沒有保固的喔 。 保固條件 太陽能板的保固條件  (點圖可放大) 最後就是太陽能板的 保固條件 了 ，基本上分為產品保固和發電保證 ，差別在於一個是保產品本身的瑕疵 ，另一個是發電的能力 。會裝太陽能的很多都會是要售電或是有用電需求的使用者 ，當然要知道自己買的板子能有效的使用時間啦 。以圖為例: 假設原本有405瓦的發電能力 ，用25年後還會剩下多少呢？答案是405×84.8% 。 相關參考: 1. 高功率的關鍵材料！太陽能板用“玻璃” (入門篇) 2.長效發電的關鍵材料！ 太陽能板用“封裝材” (入門篇) 延伸閱讀: 太陽能入門篇 資料來源:https://www.longi.com/tw/

淺談太陽能-何種太陽能適合我！ 近年太陽能發電的議題非常的熱門，到處都可聽到安裝太陽能發電、綠電、環保 、RE100、碳權等話題，那麼話題中的太陽能到底是甚麼呢? 何種太陽能才是最好的呢? 所謂的太陽能就是指受到太陽光照射後可產生電力的能力 ，簡單說就是照光=發電，有太陽光就有電。那麼能產生太陽能發電的裝置就是一般人口中所謂的太陽能板或是叫做太陽能模組、光伏模組的東西，此外，依據發展的時間不同，而使太陽能有不同的類型產生。依據世代來區分的話，第一世代就是所謂的 矽晶型太陽能 ，第二世代為 薄膜型太陽能 ，第三世代為 染料敏化型太陽能 。雖然太陽能有不同的世代，但不太代表越新的越好，主要造成發展的原因是因為使用的環境而來。 各世代的太陽能種類比較表 (可點選放大) 第一世代的矽晶型太陽能是目前市面上最大宗在使用的，主要是因為擁有在戶外使用的高可靠度、價格便宜，同時能夠大面積的大量生產，這導致太陽能發展至今一直都還是以 矽晶型 為主，可惜的是效率在三個世代中排第二，不能在室內等陽光不充足的地方使用，因此為了增加應用性所推出的即為第二世代的薄膜型太陽能。 矽晶型太陽能板 薄膜型太陽能具有 高的發電效率 ，且在室內等陽光不充足的地方也可使用，因此廣受各界喜愛。但由於薄膜太陽能使用碲化鎘、銅銦硒、銅銦鎵硒(CIS/CIGS)、三五族半導體等的材料，使得成本遠高於其它類型的太陽能，加上在戶外使用非常怕受到高溫、高濕氣的影響，使得在戶外應用上受到限制。雖然薄膜型在戶外使用上比不上矽晶型，但由於矽晶型的太陽能板外型固定、笨重、美觀性差，對於某些使用者將太陽能整合至建築上或是可攜式的產品的而言就不是那麼理想，這時薄膜太陽能板就是一個好選擇，除了外型可客製外、重量輕、美觀，甚至還可製作成可撓曲式的太陽能板，對於一些使用年限不長的產品或使用上沒那麼嚴苛的環境，就是一個很好的選擇，現今的產品有室內照明器具、電子錶、隨身攜帶式充電電源等。當然近年來提倡的建築整合式方案也是一個好選擇， 畢竟將薄膜太陽能板整合至建築上使用的保護性及可靠度都遠比單獨使用來的好，同時也具有美觀性。 薄膜型太陽能板 為了降低成本但同時需兼具薄膜型太陽能的優點所研發出的就是第三世代的染料敏化型太陽能。染料敏化型太陽能與前兩個世代不同的是，不論第一或第二世代都是基於半導體材料的 物理特性 所發電，但染料敏化型顧名...