報載,日本由於2011年三一一地震和福島核災將屆滿1週年,決定暫別核電,將國內54 座核廠 4月全數停機。由於大地震震災,核電停機,雖已完成檢查,但因大眾對核電安全的疑慮,至今仍未獲准重新啟動商轉。

而近期德國有鑑於日本福島核電站事故,由總理默克爾領導的德國政府,去年決定在2020年之前徹底退出核電,並宣布關閉8個核反應堆。在此同時,台灣核能安全也備受關注。

一般來說,要產生能量,一定會伴隨能量以外的產物,也就是廢棄物。例如二氧化碳與核廢料,就是核能發電難以處理的大問題。

廢棄物

目前日本50%的電力依賴火力發電,火力發電的燃料大多是天然氣與煤炭,少部分為石油。這些都是化石燃料,燃燒之後會產生二氧化碳CO2)。

化石燃料所產生的二氧化碳非常驚人,假設燃燒一桶石油(20公升裝,約14公斤),會產生約44公斤的二氧化碳,也就是說燃燒石油會產生三倍重的二氧化碳。二氧化碳會造成溫室效應,海平面上升,使得吐瓦魯等低海拔國家面臨滅國危機。

核能發電廠會產生危險的核廢料,每個國家都為了核廢料處理問題而傷透腦筋。

 

零廢棄物的太陽能電池

相較於以上發電設施,太陽能電池則是完全不排放廢棄物,而且連震動與噪音都沒有,可見它是非常環保的發電設施。因此就算在住宅區正中央,或是直接安裝在住宅上,也都毫無影響。

但是有討論認為廢棄物的定義範圍應該更廣,包括建造發電設施時產生的廢棄物,以及太陽能電池生產過程的污染等等。

如此一來,太陽能電池並不能說是零廢棄物,然而相較之下,我們知道太陽能電池是廢棄物「較少」的發電設施。

太陽能電池不需要燃料就能發電,因此發電不會排放廢棄物,能夠使用數十年,因此電池本身變成廢棄物的比率較低,而且不需要龐大設備即可安裝。

由於現代人重視環境問題,重視自然能源,希望擺脫化石燃料,因此太陽能電池必定會越發重要。

太陽能電池目前已經有許多種類,未來還會開發出更多新種類。現階段實際在市場上運用的太陽能電池,有矽太陽能電池化合物太陽能電池,以及不久後將進入實用階段的有機太陽能電池。未來還可以期待量子點太陽能電池

目前最常用的太陽能電池,絕大多數還是以矽製造的矽太陽能電池。

太陽能電池是將太陽的光能轉換為電能,從人類的角度來看,太陽能幾乎接近於無限,因此太陽能電池是不需要考慮資源枯竭的發電系統。

 

3小時讀通太陽能電池

作者簡介

齊藤勝裕

194553出生。1974年修畢日本東北大學研究所理學研究科博士課程,現任名古屋工業大學研究所工學研究科教授。理學博士,研究領域為有機化學、物理化學、光化學、超分子化學。

  主要著作為有【絕對能懂】系列16 冊、【終極版!簡單的化學】系列3冊(講談社)、【瞭解化學】系列7冊、【瞭解有機化學】系列2冊(東京化學同人)、【專為理工科系學生寫的化學】系列3 冊、【圖解雜學】系列4冊(Natsumesha)、【Step up大學化學】系列2冊(裳華房)、《不需要數學的分子軌道論》(化學同人)、《環境—重點在這裡》(三共出版)、《認識分子的功能10話》(岩波書店)、《用美麗木紋畫出彩色版畫》(日貿出版)等。世茂近期出版有《3小時讀通稀有金屬》《3小時讀通有機化學》。

 

世茂出版2012新春即將發行繁體中文版

目錄
前言…3
第1章  太陽能電池是什麼?…9
1-1  太陽電池長什麼形狀?…10
1-2  太陽能電池有何功用?…12
1-3  太陽能電池壽命無限嗎?…14
1-4  太陽能電池不會壞嗎?…16
1-5  太陽能電池發的電,和電力公司一樣嗎?…18
1-6  太陽能電池系統有多久壽命?…20
1-7  太陽能電池要多少錢?…22
1-8  太陽能電池能回本嗎?…24
1-9  裝在哪裡才好?…26
1-10  如何安裝最有效率?…28
1-11  可以安裝在世界任何角落嗎?…30
Column  恆星之起源…32

第2章  太陽能電池優點何在?…33
2-1  不會故障…34
2-2  不需要操作人員…36
2-3  能源(燃料)無限…38
2-4  製造資源無限…40
2-5  在地生產型發電…42
2-6  狹縫發電…44
2-7  零廢棄物…46
2-8  天然能源…48
2-9  環保愛地球…50
2-10  太陽能電池有何缺點?--硬體面…52
2-11  太陽能電池有何缺點?--軟體面…54
Column  恆星的命運…56

第3章  電是什麼?…57
3-1  電就是電子的流動…58
3-2  物質都具有電子…60
3-3  電子存在於原子之中…62
3-4  原子的原子序等於電子數量…64
3-5  原子性質取決於電子數量…66
3-6  電子會在電子殼層之間移動…68
3-7  原子少了電子,就成為離子…70
3-8  什麼是電池?…72
3-9  電池的構造…74
3-10  各種電池…76
Column  太陽的命運…78

第4章  電與光一樣嗎?…79
4-1  熱․光․電都是能量…80
4-2  光是電磁波…82
4-3  陽光與能量…84
4-4  將電轉換為光…86
4-5  電能轉換為光能…88
4-6  電力發光與光的顏色…90
4-7  光能發電的機制…92
Column  地殼的主要成份…94

第5章  太陽能電池的機制為何?…95
5-1  絕緣體與導體…96
5-2  金屬導電度…98
5-3  半導體…100
5-4  本質半導體與雜質半導體…102
5-5  雜質半導體—n型半導體…104
5-6  雜質半導體—p型半導體…106
5-7  太陽能電池的構造與發電結構…108
5-8  太陽能電池的材料…110
5-9  pn接面的電子狀態…112
5-10  光線照射引發的現象…114
Column  稀有金屬的重要性…116

第6章  矽太陽能電池是什麼?…117
6-1  太陽能電池有哪些種類?…118
6-2  何謂矽太陽能電池?…120
6-3  矽有很多嗎?…122
6-4  太陽能電池需要什麼樣的矽?…124
6-5  如何提煉矽?…126
6-6  如何製造高純度的矽?…128
6-7  結晶矽與非結晶矽…130
6-8  單結晶矽與多結晶矽…132
6-9  單結晶矽太陽能電池與多結晶矽太陽能電池…134
6-10  單結晶球狀矽太陽能電池…136
6-11  非結晶矽的製造法…138
6-12  非結晶矽太陽能電池…140
6-13  薄膜矽太陽能電池…142
Column  稀有金屬之所以稀有的理由…144

第7章  化合物太陽能電池是什麼?…145
7-1  元素與化合物…146
7-2  鎵砷(Ga-As)太陽能電池…148
7-3  鎵砷/銦磷太陽能電池的特色…150
7-4  鎘-硫-碲(Cd-S-Te)太陽能電池…152
7-5  由兩種以上元素所構成的太陽能電池…154
7-6  化合物太陽能電池的製造法…156
7-7  化合物太陽能電池的特色…158
7-8  量子點太陽能電池的基礎…160
7-9  量子點太陽能電池的實用性…162
Column  單結晶矽與紅寶石…164

第8章  有機太陽能電池是什麼?…165
8-1  有機物與無機物…166
8-2  有機太陽能電池的特色…168
8-3  有機太陽能電池的長處與短處…170
8-4  有機太陽能電池的種類…172
8-5  有機半導體…174
8-6  有機薄膜太陽能電池…176
8-7  有機染敏太陽能電池的基礎…178
8-8  有機染敏太陽能電池的實用性…180
8-9  有機染料…182
Column  C60富勒烯…184

第9章  太陽能電池系統的改良…185
9-1  串疊型太陽能電池…186
9-2  聚光型․防反射型太陽能電池…188
9-3  節能型太陽能電池…190
9-4  太陽能電池模組…192
9-5  透明太陽能電池…194
9-6  彩色太陽能電池…196
9-7  薄膜太陽能電池…198
9-8  生物重現型太陽能電池…200
Column  有機太陽能電池與有機EL…202

第10章  太陽能電池的經濟價值…203
10-1  能源現狀…204
10-2  太陽能電池的技術發展…206
10-3  太陽能電池的原料取得…208
10-4  太陽能電池的生產成本…210
10-5  組裝․安裝成本…212
10-6  太陽能電池的發電成本…214
10-7  太陽能電池的實際市場規模…216
10-8  太陽能電池的未來市場規模…218
10-9  太陽能電池的未來策略…220
10-10  大規模太陽能發電…222
Column  宇宙太陽能發電…224

索引…226

 

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