1
00:00:08,152 --> 00:00:11,497
地球截獲很多太陽能：

2
00:00:11,497 --> 00:00:14,579
173000 兆瓦 （10 的 12 次方瓦）

3
00:00:14,579 --> 00:00:19,300
比地球全人類的用電量多一萬倍

4
00:00:19,300 --> 00:00:20,950
所以是否可能有一天

5
00:00:20,950 --> 00:00:24,447
全世界會完全依賴太陽能呢？

6
00:00:24,447 --> 00:00:25,698
要回答這問題

7
00:00:25,698 --> 00:00:31,959
我們需要先來研究太陽能板
如何將太陽能轉為電能

8
00:00:31,959 --> 00:00:36,263
太陽能板是由許多
所謂「太陽能電池」小單位所組成

9
00:00:36,263 --> 00:00:39,183
最常用的太陽能電池是用「矽」所做成

10
00:00:39,183 --> 00:00:43,297
它是一種半導體，
是地球第二豐富的元素

11
00:00:43,297 --> 00:00:44,589
太陽能電池裡面

12
00:00:44,589 --> 00:00:48,567
結晶矽被夾在兩個導電層中間

13
00:00:48,567 --> 00:00:53,776
每個矽原子以四個強鍵
與周圍原子連接

14
00:00:53,776 --> 00:00:58,077
固定住電子，因而沒有電流流動

15
00:00:58,077 --> 00:00:59,203
關鍵就在這裡：

16
00:00:59,203 --> 00:01:03,886
矽基太陽能電池採用兩層不同的矽

17
00:01:03,886 --> 00:01:07,036
n 型矽層有多餘的電子

18
00:01:07,036 --> 00:01:12,289
p 型矽層有多餘的空位
可接納電子，稱為「電洞」

19
00:01:12,289 --> 00:01:14,223
在不同兩層矽的會合處

20
00:01:14,223 --> 00:01:17,922
電子可流過「p/n 接面」

21
00:01:17,922 --> 00:01:19,979
導致一邊形成正電荷

22
00:01:19,979 --> 00:01:23,063
而另一邊則形成負電荷

23
00:01:23,063 --> 00:01:26,785
你可把光想成是極細粒子的流動

24
00:01:26,785 --> 00:01:28,125
稱為「光子」

25
00:01:28,125 --> 00:01:30,185
從太陽發射出來

26
00:01:30,185 --> 00:01:34,131
當其中一個具有足夠能量的光子
撞擊到太陽能電池

27
00:01:34,131 --> 00:01:38,529
它可從結合鍵中撞出一個電子，
而留下一個電洞

28
00:01:38,529 --> 00:01:43,321
帶負電的電子及
帶正電的電洞位置

29
00:01:43,321 --> 00:01:45,734
現在可以四處自由移動了

30
00:01:45,734 --> 00:01:48,752
但由於在 p/n 接面的電場

31
00:01:48,752 --> 00:01:51,355
使得它們只能走單一方向

32
00:01:51,355 --> 00:01:53,376
電子被吸往 n 型區

33
00:01:53,376 --> 00:01:56,362
而電洞則往 p 型區移動

34
00:01:56,362 --> 00:02:01,995
可移動的電子被收集到
電池頂層的一個薄金屬橋廊

35
00:02:01,995 --> 00:02:04,750
由此，再流經一個外電路

36
00:02:04,750 --> 00:02:06,065
做了電的功

37
00:02:06,065 --> 00:02:07,606
如：提供燈泡電力

38
00:02:07,606 --> 00:02:11,974
再經電池底層的導電鋁片，
回到 p 型區

39
00:02:11,974 --> 00:02:15,067
每個矽基電池只能製造 1/2 伏特

40
00:02:15,067 --> 00:02:18,658
但你可將它們串成模組（太陽能板）
得到更多電力

41
00:02:18,658 --> 00:02:22,763
12 個光伏電池（太陽能電池）
就可讓一支手機充電

42
00:02:22,763 --> 00:02:26,364
而需要許多太陽能板
才足夠供電給一整棟房屋


43
00:02:26,364 --> 00:02:29,478
電子是太陽能電池
唯一可活動的部份

44
00:02:29,478 --> 00:02:31,854
它們都會回到原來的出發點

45
00:02:31,854 --> 00:02:33,882
不會被耗損掉或被用完

46
00:02:33,882 --> 00:02:37,057
因此太陽能電池可持續使用數十年

47
00:02:37,057 --> 00:02:42,874
那麼是什麼原因使我們不能
完全依賴太陽能發電呢？

48
00:02:42,874 --> 00:02:44,970
有許多是政治因素影響

49
00:02:44,970 --> 00:02:48,954
更別提商業界遊說大眾維持現狀

50
00:02:48,954 --> 00:02:53,065
不過現在，讓我們專注在
物理及邏輯的挑戰

51
00:02:53,065 --> 00:02:54,482
這其中最明顯的

52
00:02:54,482 --> 00:02:58,852
就是太陽能並非平均地遍佈全球

53
00:02:58,852 --> 00:03:01,219
有些地區比其他地區陽光充足

54
00:03:01,219 --> 00:03:02,859
但它也常反覆多變

55
00:03:02,859 --> 00:03:07,228
陰天或晚上時，可用的太陽能就較少

56
00:03:07,228 --> 00:03:09,638
所以要完全依賴太陽能

57
00:03:09,638 --> 00:03:14,102
需要有效的方法
將電從陽光充足區送到多雲區

58
00:03:14,102 --> 00:03:17,087
以及電力有效的儲存

59
00:03:17,087 --> 00:03:20,393
電池本身的效率也是一項挑戰

60
00:03:20,393 --> 00:03:23,444
如果陽光是被反射出去
而不是被吸收進來

61
00:03:23,444 --> 00:03:28,130
或被撞出的電子在流入電路前
就落回電洞

62
00:03:28,130 --> 00:03:30,893
那麼光能也就流失了

63
00:03:30,893 --> 00:03:33,241
現在最有效率的太陽能電池

64
00:03:33,241 --> 00:03:38,634
也僅能將可用日光的 46% 轉為電

65
00:03:38,634 --> 00:03:43,642
多數商用裝置現在的效率是 15-20%

66
00:03:43,642 --> 00:03:45,529
僅管有這些限制

67
00:03:45,529 --> 00:03:47,204
其實是有可能

68
00:03:47,204 --> 00:03:50,618
以現在太陽能的技術
供電給全球

69
00:03:50,618 --> 00:03:52,984
我們需要經費來建立基本設施

70
00:03:52,984 --> 00:03:54,971
還需要許多空間

71
00:03:54,971 --> 00:03:59,440
估計約要數萬到數十萬平方英里

72
00:03:59,440 --> 00:04:00,976
聽起來好像很多

73
00:04:00,976 --> 00:04:06,312
但光撒哈拉沙漠的面積
就已超過三百萬平方英里了

74
00:04:06,312 --> 00:04:09,039
同時，太陽能電池愈來愈好，也愈價宜

75
00:04:09,039 --> 00:04:11,986
足以和需要高壓輸電網的電力競爭

76
00:04:11,986 --> 00:04:16,967
許多創新 ─例如漂浮式太陽能場─
能使景象完全改變

77
00:04:16,967 --> 00:04:18,956
先別想這是否可行

78
00:04:18,956 --> 00:04:21,018
事實上超過十億的人

79
00:04:21,018 --> 00:04:24,481
沒有穩定的電力網可使用

80
00:04:24,481 --> 00:04:26,567
尤其是開發中國家

81
00:04:26,567 --> 00:04:28,842
而它們許多是陽光充足的

82
00:04:28,842 --> 00:04:30,096
所以在這些地區

83
00:04:30,096 --> 00:04:36,569
太陽能要比其他可用的方式
便宜和安全許多（例如煤油）

84
00:04:36,579 --> 00:04:38,646
可是，就例如芬蘭或西雅圖

85
00:04:38,656 --> 00:04:42,026
有效的太陽能可能
還是一段遙遠的距離

86
00:04:43,799 --> 00:04:49,009
翻譯：Ann Chen