太陽能車

 

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學習目標

了解太陽電池之基本原理
 
將小型玩具車改裝成太陽能驅動的玩具車,達到最低要求
 體會太陽能之發展重要性及能源轉換之不易

進行方式

老師介紹太陽能的相關知識及應用情形。
 學生依據設計,選取適當的齒輪及馬達,進行太陽能賽車之組合
 在規定的場地進行試跑。
 
據試跑成果作修正後,進行正式測驗。

材料設備

材料:太陽能電池、銲錫、齒輪、馬達
設備:烙鐵、小起子、尖嘴鉗及剝線鉗

相關資料

太陽能電池之基本原理:太陽能電池主要是由矽晶片或硫化鎘晶片所構成,當太陽能輻射在其表面時,可以將18%的太陽能量轉換為電能;這些晶片經由處理之後,成為一面帶正電荷,一面帶負電荷的平板,當光線照射在平板上時,晶片吸收了光子的能量,促成正電荷與負電荷發生遷移,以致在晶體的兩面形成電位差,產生電壓;在實際的運用上,由於轉換成為電能的比率低,所以晶片常需要很多數量才能產生足夠的動力,所以通常需要很大的空間。

太陽能發電裝置:世界上最先實際用於發電的太陽能裝置是在太陽能發電廠中,環繞放置著許多聚光鏡,聚光鏡將陽光集中反射於發電廠中央的聚光塔,再連接到一個蒸汽渦輪機的鍋爐,等到鍋爐中的水被加壓加溫成為高壓蒸汽之後,就可以推動渦輪機產生巨大的電力;即使在沒有陽光的時候,聚光鏡仍舊能夠透過光線的蒐集,汲取一部份的熱量來發電。

目前台灣地區太陽能的應用狀況:現階段的再生能源應用成本仍較傳統非再生能源高,若純就經濟觀點而言,再生能源的開發應用除了太陽能熱水系統之外,多數尚未具有經濟效益,但著眼於未來,再生能源的發展及研究仍相當重要。以下列出幾項有關太陽能的發展成果:

  • 太陽熱能:太陽能為目前再生能源中,技術及經濟可行性較高的一項,太陽能的研究大致可分為低溫熱水系統(攝氏80度以下)、中溫空調系統(攝氏80度至150)、以及高溫發電系統(攝氏150度以上),在太陽能熱水系統方面,係利用太陽能提高水溫,以供家庭、宿舍、溫水游泳池等使用,截至民國八十四年底為止,太陽能熱水器已推廣了六十萬平方公尺,裝置用戶之普及率約為2.8%。現階段的研究主要集中在"中溫系統"的研發,主要發展"太陽能中溫蒸氣系統",在中小企業的工業預熱及高於攝氏100度的熱空氣加工業中頗具潛力;另外包括"太陽能乾燥系統""太陽能液體除溼空調系統""開放循環吸收式太陽能空調系統""噴射式太陽能冷氣系統"等共四項中溫系統的研發;至於高溫的發電系統,則僅止於研究及計畫,尚未進入實用階段。
  • 太陽光電能:太陽光電能是利用太陽電池元件直接將太陽能轉換為電力,早期在經濟部能源委員會的資助之下,工研院曾完成太陽能電能示範系統之設置,近年來主要以"可撓式太陽電池"(輕薄、可彎曲、形狀與電壓可依需求而任意設計製作的一種太陽電池)為研究對象,並將非晶矽太陽電池的效率提升到10.3%,接近先進國家的12~13%

太陽能發電的困難及未來展望:目前在太陽能發電上有兩個最大的障礙,一是能量的儲存困難,使得以日光作為動力來源的措施,只能在日照充沛的地方進行;另一則是裝設能量轉換系統的成本過高,不符合經濟效益。而現階段的太陽能運用,就是針對這些缺失不斷地進行實驗,加以改善。也由於太陽能的吸收與儲存受到地形及天候的限制,無法百分之百做吸收與轉換,所以利用衛星來吸收太陽能的構想便應運而生,將來在衛星上面裝設輕巧的太陽能電池,每天24小時不斷吸收太陽能,然後再以微波方式送回地球,轉換成為電能供人們使用。

 


 

 

 

 


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