太阳能「源」来自有方｜星岛教室

2023-07-27 12:38

能源是人类文明的基石。然而，煤炭、石油和天然气等化石燃料蕴藏量有限，长期依赖更会引致全球暖化的问题。因此，能否有效减少对化石燃料的依赖至关重要。人类近年致力开发可再生和清洁能源，不但可减低碳排放，降低能源成本，更能促进社会经济发展，改善生活素质，意义实在非凡。

太阳能发电方式

万里晴空，火热的太阳照耀大地，这是大自然取之无禁，用之不竭的宝藏。太阳每分每秒释放能量，地球表面所接收的太阳能功率，大约为每平方米1000W，当然这亦视乎大气层状态而定。所以太阳能是最广为采用的再生能源，现行主要可分为以下两种发电方式：

1. 光热方式—聚光太阳能热发电（Concentrated Solar Power CSP）

光热方式，即通过太阳的热能来发电，一般是运用带有追日系统的镜子或透镜，将阳光聚焦到太阳能集热器，藉着集中的高热，使水气化产生蒸汽，从而驱动涡轮发电。这方法特别适用于阳光强烈直射的乾旱地区，位于摩洛哥的瓦尔扎扎特太阳能发电站，是全球最大的聚光太阳能热发电系统，整个项目最高能提供582兆瓦的电力，占该国发电量超过40%。别以为入夜后便会完全陷入停工状态，哪怕太阳下山后，也能靠着热存储系统中所储存的热量继续发电，有助提升发电效率。

2. 光电方式— 太阳能光伏（Photovoltaics PV）

光电方式，主要运用光伏电池吸收太阳光，透过光电效应将太阳光直接转换成电能。

光伏电池的结构是由p型及n型两块半导体重叠而成。当光綫照射到半导体的连接面上，半导体内的电子吸收足够能量后，就可脱离原子，从而流向n型半导体，形成电压（下左图）。

电池接通外部电路后，就会产生电流。将大量光伏电池串联或并联起来，就可以输出较大功率的电流（下右图）。

常见的光伏电池有晶态硅电池和薄膜电池两类。常见的晶态硅电池有单晶硅和多晶硅两种，都是由圆晶造成。它们的能源转化效率比较高，通常介乎20-25%。

薄膜电池的能源转化效率则比较低，通常只有10-20%。但优点是成本比较便宜、重量轻盈及可屈曲，所以用途较为广泛，例如汽车、建筑物表面甚至衣服等。

发展的无限潜能

太阳能发展日益蓬勃，世界各国积极推动产业发展，而中国是世界上最大的太阳能生产国和消费国，占全球产能的三分之一以上，成就举世瞩目。根据国际能源署（IEA）报告显示，在各种太阳能技术中，光伏发电占全球太阳能发电能力的90%以上，技术被广泛应用，中国在太阳能电池板的制造阶段中，占据逾85%的份额，技术发展超卓，值得我们引以为傲。

除了发电外，太阳能电池亦广泛应用于日常生活中。近年欧洲及中国正大力推动太阳能电动车发展，虽然还是起步阶段，但前途无限；香港亦将太阳能电池引入，作为巴士的辅助电力，以达省油之效。

此外，学校致力推动STEM教育，学生动动脑、动动手，制作一台环保、无污染的太阳能车，当中涉及如何运用太阳光为马达提供电力的原理。学生更发挥创意，加上美仑美奂的图案，太阳能车俨然化身成艺术品。活动能装备年轻人21世纪所需的能力︰求真、探究、创意、协作、力行……有助培育未来创科人才。