台灣科技大學電子工程學系特聘教授 魏榮宗
Q1. 現在台灣設置最廣泛的矽基太陽能板，也是在攝氏25度的氣溫情境下，測試發電效率嗎？如果是的話，實際發電效率與測試情境的落差多大？如果不是，台灣的測試情境為何？
為了統一評估太陽能板的發電效果，國際上規範太陽能板標準測試條件（Standard Test Conditions , STC）為25℃、照度1000W/m²，AM1.5標準光譜[1]之情境。
依照目前的太陽能板測試數據，溫度每上升1℃，由於太陽能板電壓會變小，所以輸出功率下降0.35%[2]，但溫度越低則輸出功率反而增加。台灣夏天溫度高，實際太陽能板的表面溫度約在45~65℃之間，換算下來約降低7%至10.5%發電功率。
Q2. 新聞中也有提到，在上一波熱浪期間「德國的太陽能發電打破紀錄」，對於發電量破紀錄跟發電效率可能降低之間似乎有概念上的落差，我們該怎麼理解才正確？
雖然太陽能板受溫升影響而降低效率，但實際上夏季的日照時間最長[3]，太陽光垂直照射太陽能板使輸出電流更高[3]，所以即便扣除7-10.5%發電功率以及下雨影響，台灣夏季平均每日發電量仍高於冬季約40-60%[4]。
德國緯度比台灣高，夏冬日照時間差距比台灣更大，熱浪期間必長期不下雨，所增加發電量的比例遠高於溫升影響，所以發電量破紀錄是必然現象。
Q3. 對於高溫可能降低太陽能轉換效率，我們有什麼措施或是新技術來因應這個氣候變遷的挑戰？
太陽能板架設時，要預留下方空間給空氣流通，三角屋頂施作時應避免貼平烤漆板，盡量可以自然風散熱，降低太陽能板溫度。
研發太陽能板不易受溫升影響發電效率的電池片，十年前影響大約每度溫升影響發電效率0.5%，目前已經下降至0.35%，期待未來可以進一步降低溫升影響。
成功大學光電科學與工程學系教授 陳昭宇
太陽能電池的效率，必須在特定的標準測試條件（Standard Test Condition, STC）下量測，這樣不同的實驗室或研究團隊所得到的數據才能互相比較，這些條件包含了1000W/m2 的光照強度、攝氏25度與特定的太陽能光譜分佈 (AM 1.5G)，然而當太陽能電池真正應用時，情境大不相同。
矽晶太陽能電池的轉換效率的確會隨著溫度的上升而下降，然而就算一般的情況之下沒有熱浪來襲，屋頂型太陽能電池的工作溫度在大晴天下也會處於40度到50度左右，基本上也不會以25度的條件發電。
一般太陽能模組溫度每增加一度，太陽光電板之效率將降低0.4%~0.5%，因此熱浪所增加的高溫（相對於沒有熱浪的情況）對於效率的降低可能只是很小的影響。
而發電量是「光照強度」×「轉換效率」，炎熱的天氣通常伴隨著較強的日照，很少遇到炎熱的陰天或雨天，這意味著光照強度整體上升。
因此大部分高溫情況下，會得到較高的發電量是因為日光強度的提升，彌補了發電效率的下降，就好比一張滿分一百分的考卷你答對了九成是90分，一張滿分是120的考卷你答對八成，分數是96分。
圖一是我們成大光電系系館頂樓的太陽能系統7/26的發電情形，紅色是溫度，綠色是日照量，藍色是發電功率，你會發現發電功率與日照量是高度相關的。
圖一 2022年07月26日 成大光電系太陽能系統發電情形
圖二這張是5/2，當天應該是陰天，溫度只有攝氏20度左右，接近太陽能最佳轉換效率之溫度，然而因為日照大量減少（綠色），因此發電量也大減。
圖二 2022年05月02日 成大光電系太陽能系統發電情形
只注重轉換效率與發電量是錯誤的連結，因未考慮到日照量的變化。
另外有一點我覺得值得提出來的是，歐洲地區的用電尖峰是在冬天為了避寒，然而這個季節的太陽能發電量是相對較少的。
台灣的情境剛好相反， 我們的用電尖峰是在夏天，太陽能的供應是相對高的，因此我們在供給與需求的匹配上是處於比較有利的條件，我們的地理條件對於使用太陽能來輔助尖峰時的供電不足相對容易。
參考資料與註釋：
[1] 由於太陽輻射進入地球時，會受不同的入射角度與大氣層厚度影響，AM1.5標準光譜是指太陽光以48.2度夾角，穿過1.5倍大氣層，到達地表的平均輻射照度。
[2]元晶模組規格書
[3]中央氣象局（2021）氣候月平均/日照時數
[4]台灣電力公司（2022）台電自有太陽光電發電運轉實績
※本文轉載自台灣科技媒體中心，原文見此。
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