采太阳能发电需先进行发电效能与设备评估

太阳能发电需要透过增电池板布建面积提升总发电量，也必须注意每面电池板的受光状态，避免阴影造成受光不均影响发电效率。AtisSun

全球能源短缺，石化燃料的开采成本渐增，使用存量也正持续减少中，寻求可持续再生的绿能源已经成为产业趋势，其中太阳能发电目前在光电转换效能与建置成本已持续压低，然导入再生能源仍须进行相关评估，选择最佳解决方案...

全球能源短缺问题持续恶化，面对油价三天两头涨价、电价成本酝酿增加情势下，太阳能发电应用的再生能源方案也渐获企业、民众所关注，但利用太阳能进行发电，虽然看起来是利用源源不绝的日光进行光电转换、进而取得电能，但实际上导入太阳能发电挹注商用或民用用电需求，仍必须考量设备组装成本、方案选择与发电效益。

目前所使用的太阳能应用型态，大多会分成将日照转换成热能，或是将日照转换成电能两大类。以日照转换成热能，基本上就是利用太阳日照的辐射热来加温「水」，透过储热型设备将热水保留使用，这种被动能源采集系统较为单纯，但实际上热能经由日照、转换为热水、再透过储热水槽保留过程会产生诸多能耗，系统的能源转换效率有限，再者热水的效益不若电力来得通用，因设备成本、建置难度低，通常仅一般民众导入住宅热水系统为多。

另一种较进阶的为利用太阳能电池板，将日照透过电池板的光电转换取得电能，再利用太阳能发电逆变器转换电力成为可用电力，或是透过蓄电电池储备电源，太阳能发电也分主？被动系统，通常被动系统架设难度、成本相对较主动系统为低，也是目前导入商用、民用最常见的太阳能发电使用机制。

目前量产的太阳能发电设计方案中，以晶矽为基础材料制作的太阳能电池为主，其又分为单晶矽(Single-crystal silicon)与多晶矽(Multi-crystal Silicon)两大类。单晶矽(Single-crystal silicon)制成的太阳能电池板在光-电转换效能表现较佳，而采用单晶矽材料制成之太阳能电池的实验室进行的光-电转换效能评估，在量产产品已可有20%以上的光电转换效能。多晶矽(Multi-crystal Silicon)材料制成之太阳能电池，于实验进行的光-电转换测试评估，其光-电转换效率可达18%~20%上下，在制成模块产品与单晶矽模块产品表现略逊一筹。

如果是以相同尺寸的太阳能电池发电功率估算，若规划相同的系统发电功率输出要求，使用单晶矽制成的太阳能发电系统可应用略小的电池板布设面积，即能完成系统设计所需的总发电输出效益；若采用多晶矽材料太阳能电池，太阳能电池的现地装设面积会显得略多，在都会区布设环境寸土寸金的前提下，单晶矽的太阳能电池方案会较有使用优势。

检视太阳能电池发电能效

导入太阳能电池设备、引进再生能源前，在规划时必须注意几个重点，也就是目前太阳能电池板的光电转换效率虽持续突破，但对于较低成本、可量产的应用方案来说，主流的太阳能电池板发电效率仍有其应用极限，在导入相关应用方案不宜过分乐观，因为太阳能电池板的能量转换已存在高估状态，加上自然天候的环境日照变化无法预测，仅能用数年的大气信息简单评估，再加上转换后的电力透过电池蓄能的充电与放电使用仍会有耗损，评估导入应用绩效前仍须采取保守态度估算。

从太阳能电池的模块输出电功率标准观察，一般用ASTM E1036基础量测，可使用IEC 60904-1、IEC 61724、IEC 61829、ASTM E2527、ASTM WK22009等国际标准进行参考。但这些评估数据顶多仅能作为参考之用，实际太阳能光电模块的输出评估会以ASTM E1036的测试环境要求进行评估，对于ASTM E1036的测试环境来说，为利用温度25°C下搭配1,000W/m2模拟日照对太阳能电池板进行持续照射所取得的模块单位面积输出能量。

在台湾地区的太阳能电池发电系统装设环境，装设地理区域多半会在北回归线附近(纬度为在22~25度间)，安装时太阳能电池板的水平仰角与方向需搭配光照面进行最佳化调整，前述为了节省系统成本，大多商用、民用会采用被动式太阳能发电系统，也就是电池板采固定式设置，大多不会选用设备体积较大、维护不易的主动追日系统，因此电池板的装设仰角与方位会采用最大日照时的最佳仰角与方位，透过最有效率的集中日照资源进行光电转换后的能源蓄存。

而实际上太阳能电池装设于安装区域后，所能产生的电能输出，绝对会与ASTM E1036产生差距，因为太阳能电池模块装设条件为户外，日照强度与效能会与实验室环境产生落差，输出能量的变动也会相对较明显，太阳能电池板的实际输出与模块所标示的额定输出功率仍会有差距。

持续观察太阳能实际系统发电量

即便住宅或商办空间导入太阳能发电后，其实目前仍未能达到全面取代市电程度，一方面是太阳能关键来源在于日照，供电系统主要看天吃饭，存在系统之不稳定性，因此一般会将非核心用电需求转换为太阳能发电供应，例如走道灯、公用照明、灯箱广告物照明等，至于建筑、居家核心应用仍会采用市电供应为主。

但若太阳能发电输出有一定程度，也可采取利用电力转换挹注建物用电，但机电系统则会显得相对较复杂。评估主要依据会是根据日照量差异进行，即便实际日照是经常变动，但我们仍可利用精密器械来推估，像是采用日射仪进行量测，或是透过气象观测单位长年侦测统计数据参照评估，均可取得相对精确的日照评估基准。

由于太阳能电池的发电能量会因当地日照状态、设备组装状态、电力线品质而产生差异，因此实际进行发电量推估时，还必须观察装设环境之日照程度，若以台湾日照量进行评估，一般会用太阳能电池模块额定发电量之2~4小时全载输出来进行估算，而装设环境在南台湾或北台湾会有发电量近一倍之差距！

因应太阳能电池发电特性  进行机电设备装设与调校

由于太阳能发电产生电力的部份，主要由太阳能电池的材料进行光电转换而来，而取得产生之电力以串联或并联组态汇集电力再透过机电系统进行电力转换或是储能，只要产出电能后电力经输送或转换只会持续降低原有取得的电能，其间传输或转换造成的能耗多会转换成热透过电力线或转换电路逸散浪费。因此，提高太阳能发电系统的总输出能量，可以就减少能源耗损浪费与提高太阳能电池最佳光电转换效率状态着手。

在电力线部分，可以使用低内阻、大容量的线材改善。而电能转换部分，主要看逆变器的能量转换效率，尤其在高？低电力状态下的转换效率取得折衷设计，达到最佳化的效益。

至于改善太阳能电池板的能量输出，则必须从设置太阳能板的固定架位置、方向、仰角着手。在一般商用与民用太阳能电池设计环境增设主动追日机电结构的可能性不高，因为成本与维护都是颇大的问题，而且追日系统若出现故障，也会造成严重的环境安全议题！若是被动固定式设置环境在固定机构上可以预留可微调仰角的结构设计，透过应用环境的反覆试运转比较调整出最佳化的装设仰角，仍可增强最佳日照的仰角准确度。

此外，装设太阳能电池板的环境，也应避免出现遮蔽物，例如树荫、建物阴影等，即便实际装设环境无可避免会有这类阴影存在，但也必须在对应系统上增设安全控制电路，避免阴影造成的热斑效应影响电池板的使用安全。