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太陽能板是如何運作的？ - 理查德．康普

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    地球截獲很多太陽能：
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    173000 兆瓦 （10 的 12 次方瓦）
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    比地球全人類的用電量多一萬倍
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    所以是否可能有一天
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    全世界會完全依賴太陽能呢？
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    要回答這問題
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    我們需要先來研究太陽能板
    如何將太陽能轉為電能
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    太陽能板是由許多
    所謂「太陽能電池」小單位所組成
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    最常用的太陽能電池是用「矽」所做成
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    它是一種半導體，
    是地球第二豐富的元素
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    太陽能電池裡面
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    結晶矽被夾在兩個導電層中間
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    每個矽原子以四個強鍵
    與周圍原子連接
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    固定住電子，因而沒有電流流動
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    關鍵就在這裡：
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    矽基太陽能電池採用兩層不同的矽
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    n 型矽層有多餘的電子
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    p 型矽層有多餘的空位
    可接納電子，稱為「電洞」
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    在不同兩層矽的會合處
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    電子可流過「p/n 接面」
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    導致一邊形成正電荷
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    而另一邊則形成負電荷
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    你可把光想成是極細粒子的流動
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    稱為「光子」
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    從太陽發射出來
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    當其中一個具有足夠能量的光子
    撞擊到太陽能電池
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    它可從結合鍵中撞出一個電子，
    而留下一個電洞
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    帶負電的電子及
    帶正電的電洞位置
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    現在可以四處自由移動了
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    但由於在 p/n 接面的電場
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    使得它們只能走單一方向
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    電子被吸往 n 型區
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    而電洞則往 p 型區移動
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    可移動的電子被收集到
    電池頂層的一個薄金屬橋廊
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    由此，再流經一個外電路
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    做了電的功
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    如：提供燈泡電力
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    再經電池底層的導電鋁片，
    回到 p 型區
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    每個矽基電池只能製造 1/2 伏特
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    但你可將它們串成模組（太陽能板）
    得到更多電力
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    12 個光伏電池（太陽能電池）
    就可讓一支手機充電
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    而需要許多太陽能板
    才足夠供電給一整棟房屋
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    電子是太陽能電池
    唯一可活動的部份
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    它們都會回到原來的出發點
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    不會被耗損掉或被用完
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    因此太陽能電池可持續使用數十年
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    那麼是什麼原因使我們不能
    完全依賴太陽能發電呢？
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    有許多是政治因素影響
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    更別提商業界遊說大眾維持現狀
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    不過現在，讓我們專注在
    物理及邏輯的挑戰
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    這其中最明顯的
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    就是太陽能並非平均地遍佈全球
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    有些地區比其他地區陽光充足
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    但它也常反覆多變
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    陰天或晚上時，可用的太陽能就較少
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    所以要完全依賴太陽能
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    需要有效的方法
    將電從陽光充足區送到多雲區
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    以及電力有效的儲存
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    電池本身的效率也是一項挑戰
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    如果陽光是被反射出去
    而不是被吸收進來
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    或被撞出的電子在流入電路前
    就落回電洞
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    那麼光能也就流失了
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    現在最有效率的太陽能電池
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    也僅能將可用日光的 46% 轉為電
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    多數商用裝置現在的效率是 15-20%
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    僅管有這些限制
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    其實是有可能
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    以現在太陽能的技術
    供電給全球
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    我們需要經費來建立基本設施
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    還需要許多空間
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    估計約要數萬到數十萬平方英里
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    聽起來好像很多
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    但光撒哈拉沙漠的面積
    就已超過三百萬平方英里了
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    同時，太陽能電池愈來愈好，也愈價宜
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    足以和需要高壓輸電網的電力競爭
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    許多創新 ─例如漂浮式太陽能場─
    能使景象完全改變
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    先別想這是否可行
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    事實上超過十億的人
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    沒有穩定的電力網可使用
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    尤其是開發中國家
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    而它們許多是陽光充足的
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    所以在這些地區
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    太陽能要比其他可用的方式
    便宜和安全許多（例如煤油）
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    可是，就例如芬蘭或西雅圖
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    有效的太陽能可能
    還是一段遙遠的距離
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    翻譯：Ann Chen
Title:
太陽能板是如何運作的？ - 理查德．康普
Description:

完整課程： https://ed.ted.com/lessons/how-do-solar-panels-work-richard-komp

地球截獲很多太陽能：173000 兆瓦 ，比地球全人類的用電量多一萬倍。所以是否可能有一天，全世界會完全依賴太陽能呢？理查德．康普探討了太陽能板是如何太陽能轉為電能。

課程內容：理查德．康普
動畫製作：Globizco
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Video Language:
English
Team:
closed TED
Project:
TED-Ed
Duration:
04:59

Chinese, Traditional subtitles

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