北半球新能源材料

報告題目:北半球新能源材料姓名：王柏翔學號：M9840106

前言：

現今由於能源已經逐漸開始發生短缺的現象，使得能源的價格頻頻上漲，以及這些能源排放出過多的二氧化碳，讓地球來不及消耗、代謝，因而在於大氣中產生溫室效應，使得全球氣候異常，如此的現象有可能會造成地球加速的滅亡，因此，我們必須尋找新的能源，且必須是天然無污染的，唯有如此才能減少二氧化碳的排放量，所以綠色能源逐漸的備受到重視，而綠色能源的種類有：生質能、風能、水利能、太陽能、潮汐能、地熱能和燃料電池。

太陽能的應用產品：

長久以來，太陽能技術已經取得了跨越式的發展，每天都有新的技術投入使用，此前一些曾被認為遙不可及的設計理念如今也都得到了運用。日前，有學者挑選出了十大值得關注的太陽能技術，雖然其中有些技術還處於試驗之中，但相信在不久的將來這些技術一定都會得到實際應用：

1、水冷式太陽能電池板

Pyron Solar Triad公司設計出一種特殊的短焦距、由丙烯酸材料合成的太陽能集光透鏡。太陽光在這種透鏡中進行反射和折射後能夠有效的將能量集中到一點。第二個透鏡在捕捉到第一個透鏡傳遞過來的能量後再將其集中到一塊小型的光伏板上。該公司稱這種HE鏡片系統(HE OPTICS SYSYTEM)生產的電力是同等大小的硅太陽能電池板的800倍。

2、將太陽能轉換成氫氣

2009年，麻省理工大學教授丹尼爾·諾瑟雷(Daniel Nocera)創立了一家公司，該公司的目的是為了將一項『水分解』和太陽能存儲技術進行商業推廣。諾瑟雷表示：『我們的思路是要利用太陽能電池板為電解槽提供電力，用以生產能夠存儲在燃料罐裡的氫氣，當人們需要電能的時候，存儲的氫氣就能驅動燃料電池產生電能。』

3、太陽能屋頂板及可涂刷的太陽能電池板

此前，人們曾一直設想假如安裝太陽能電池板能像鋪設屋頂瓦那樣簡單，或者太陽能涂料能像刷油漆一樣刷在屋頂上該多好啊。實際上，這個設想目前已經得到實現，這種太陽能涂料被稱為硅墨水。美國國家可再生能源實驗室(U.S. National Renewable Energy Laboratory)表示，目前采用這項技術的太陽能電池已經可以將18%的太陽能轉化為電能。而陶氏化學公司(Dow Chemical)則表示，到2010年中期由該公司研發的太陽能屋頂瓦將可以進行小規模生產，2011年將進行大規模生產。

4、大型薄膜太陽能電池

SunFab™ system公司的薄膜太陽能面板主要是在薄膜技術的基礎上，利用非晶硅太陽能電池板建成世界上面積最大、產能最多的太陽能薄膜電池板。這種做法一方面可以成功降低材料的成本，另一方面還可以和太陽能產業最高端的制造技術進行結合。據悉，該公司的薄膜太陽能面板主要采用無框架設計，從而解決了薄膜太陽能面板防水效果差和使用時間長會導致面板結構整體性受損這兩大主要難題。

5、有機太陽能集光器

麻省理工大學的科學家們已經找到一種能夠將普通玻璃變成高端太陽能集光器的方法。這項技術結構復雜，但成本較低。科學家們主要是利用鍍膜玻璃板來收集那些未被太陽能電池表面吸收的太陽光，從而就將普通的鏡子也就變成了太陽能集光器，甚至是樓房的玻璃可以應用這項技術來吸收轉化能源。此外，格倫桑能源科技有限公司(GreenSun)也研制出一種包含各種色彩的太陽能電池板，它可以在不用直接對准太陽的情況下收集光能。

6、空間太陽能技術

日本目前正在研發一種巨大的空間太陽能發電裝置。在未來30年內，該裝置有望在距地球3.6萬公裡的太空中軌道中將太陽能傳送到地球上。日本政府將斥資210億美元以支持這項計劃，該計劃主要包括建造一個擁有4平方公裡太陽能面板的太陽能發電站。屆時這座發電站預計能產生10億瓦的電力，足夠東京近30萬家庭使用。

7、太陽能道路

太陽能道路的理念就是研發一種像地板磚一樣的太陽能電池板，並且將其鋪設在道路上。這些電池板不斷能夠收集光能並產生電能，而且還可以供夜間路面照明及冬天暖路，同時還能將大量剩餘的電力出售給家庭或企業使用。這項技術的發明者斯科特·布魯撒(Scott Brusaw)預計，每英裡這樣的太陽能電池板可以為500個家庭提供電力，而每塊這樣12 x 12英尺的電池板成本只需5000美元。

8、集光型太陽能技術

斯特林能源系統公司(Stirling Energy System)研制的SunCatcher太陽能收集系統即將在美國亞利桑那州落戶，這也標志著世界上最高效的太陽能技術將首次投入商業運用。SunCatcher太陽能收集系統由一個太陽能集光器和一個排列成碟狀的弧形玻璃鏡面列陣組成。這套系統能夠利用玻璃鏡面組成的碟狀結構收集陽光，並且給高效的斯特林引擎(Stirling Engine)加熱，每個碟狀結構能產生2.5萬瓦的電能。

9、奈米太陽能技術

加拿大安大略省麥克馬斯達大學(McMaster University)的研究人員利用高效的光伏材料和耐用的碳奈米管纖維研制出一種吸光奈米線，並將其植入韌性較好的聚酯薄膜中以生產太陽能電池板。這種太陽能電池板要比現在的光伏板更加具有韌性，且造價更低。此外，來自英國南安普敦大學的物理與天文系的研究團隊也從植物的光合作用中受到啟發，從而制出一種新的光伏裝置，它能夠高效地將光能轉化為電能。

10、集成太陽能技術

Akeena Solar公司研制的Andalay AC太陽能電池板集合了該公司的鋼架組件、配線組件和電氣接地組件等多種專利技術。Akeena Solar公司表示，這種做法能增加系統的穩定性，從而在它30年的設計使用壽命中為用戶節省幾千美元的維護費用。Andalay AC太陽能電池板可以為用戶提供安全的交流電，而且由於減少了80%的組件以及那些復雜且危險的直流電布線，因此這種太陽能電池板的安裝更加簡便、安全。Andalay AC太陽能電池板技術被譽為2009度最受歡迎的重大機械發明。

結論：

綠色能源的最終目標就是讓所有的單位都能夠自給自足的使用綠色能源，然而這個原理即是在建築物上設計建造可利用的綠色能源發電機，再將取自於自然的電能透過重組器轉化氫氣，此時須將氫氣給儲存起來，在我們需要使用能源時，再將氫氣透過燃料電池的方式將能源釋出，例如：冰島，冰島有興建一座能源島，這是將島上全部建造滿可以取自自然資源的發電機，也是透過重組器來儲存氫氣，這些儲存的氫氣可以透過燃料電池釋放出能量，而這些能量除了可以做為國家用途以外，還可以補助能源不足的民生用途。在台灣也有類似原理的建築，而這個建築就在台大，這棟建築目前只缺少一台價格不斐重組器，所以說這個理論是可行的，但重點是政府該如何推廣，且如何將重組器的價格壓低，使家家戶戶都可以使用。

參考文獻：

[1]太陽光電資訊網/認識太陽光電/常識全知道/太陽光電發電原理

[2]太陽熱能產業/太陽能介紹/太陽能熱水器的構造

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[5] J. -J. Hwang, and H. -S. Hwang, J. Power Sources, 104, 24 (2002).

[6]中華太陽能聯誼會（/content11.html）

[7]國立台北科技大學（.tw/greenenergy-old/）