分道陽飆-探討提高太陽能發電效率的可行性
- 環境議題：再生能源技術
- 執行方法：實驗、實習
- 教育階段：國民中學
- 學習議題：能源資源永續利用
- 議題實質內涵：J46 認識及願意雨水收集、再生水利用、節水措施；探討再利用物質的效益，及再生能源發電的優缺點
- 策劃/執行人：楊孟勳、周育信
- 動機：其他
- 目標範圍：小組
- 難易度：困難
- 實施期間：112年1月至112年7月
- 參與人數：10
目標：
1.學生能了解太陽能組成的情形。
2.學生能了解太陽光能發電之效能。
3.學生能了解太陽熱能發電之效能。
4.學生能了解太陽能發電裝置降溫之可行性。
5.學生能設計出兼具光能發電、熱能發電、降溫功能之智慧太陽能發電裝置。
進行方式：
1.請學生進行相關文獻與資料的探討。
2.進行實驗設計與探討。
(1)太陽能組成分析。
a.太陽能分光實驗
b.模擬太陽能色溫與演色性實驗
c.模擬太陽能實驗
d.模擬太陽能分光實驗
(2)太陽光能發電之效能研究。
a.模擬太陽能太陽能板發電效能實驗(對照組)
b.不同色光與不同溫度太陽能板發電效能實驗
(3)太陽熱能發電之效能研究。
a.模擬太陽能溫差發電板發電效能實驗(對照組)
b.不同色光與不同溫度太陽能溫差發電板發電效能實驗
(4)太陽能發電裝置降溫研究。
討論鰭片降溫、散熱風扇降溫、壓電馬達降溫、壓電馬達霧化降溫的效果。
3.依據實驗結果，讓學生進行兼具光能發電、熱能發電、降溫功能之智慧太陽能發電裝置設計。
成果描述：
1.太陽光譜中以波長500nm(綠光波段範圍內)為分布曲線之峰值處，而紅外線為主要使溫度上升的因素。
2.太陽能分光後的紅光、綠光、藍光與紫外光等波段能使太陽能光電板發電，但是，環境溫度的上升卻會造成發電效率降低，因此，若欲使用太陽能光電板作為太陽能發電材料，需要仔細研究如何降低環境溫度。
3.太陽能分光後的紅外光能使溫差發電板照光面溫度上升，有助於提升溫差發電板發電效率。
4.經過一連串的研究過程後，設計出兼具光能發電、熱能發電、降溫功能之智慧太陽能發電裝置，並進行試運作，且持續改良中。
5.本次小組研究獲得台南市科學展覽會第一名。
6.本次小組研究參加基隆市主辦之全國科學展覽會獲得特別獎，並向參觀全國科學展覽會的民眾說明理念與設計。
實施心得：
陪伴著學生一起對於太陽能議題有進一步深入研究，這過程中看著學生屢敗屢起，為著一個可以讓地球更好、太陽能發電效果更好的目標前進，這樣的過程真的很棒!
學習者心得：
隨著能源的短缺與轉型，我們發現太陽能發電的需求越來越大，因此如何有效的提升太陽能發電效率將成為重要議題，這一次科學研究我們從零到有，由研究太陽光的組成開始，設置太陽光模擬環境，分析光柵分光情形、各種發電方式的效能及影響因素，屢敗屢戰試圖找出太陽能最佳發電的裝置設計，經過無數次的假設、嘗試、實驗、失敗、修改等反覆實作的歷程，歷程中有過許多次的爭吵、懷疑、難過以及開心等經驗，希望能夠盡我們小小的心力為這個世界做出一些貢獻。
補充：