壹、研究動機：

　　每個小孩都喜歡玩模型車和玩具車，但總是玩沒多久就沒電了，實在很掃興，而且要一直去買電池，又浪費錢。難道沒有一種能源可以無限供電的嗎?因此我想到了，也許可以做出一台不需要電池，而是利用太陽能就可以跑的玩具車。

 

貳、研究目的：

　　1、瞭解太陽能的應用及太陽能板的發電原理。

　　2、能利用太陽能板順利製作出太陽能模型車，並順利在陽光下行進。

 

叁、研究流程：

　　1、蒐集並瞭解太陽能的資料

　　2、瞭解太陽能車的構造

　　3、製作太陽能車

　　4、太陽能車測試

　　5、檢討與改進

 

肆、實驗結果：

　　1、太陽能車製作過程

　　　　(1)太陽能車零件組裝過程：

　

　　　　(2)焊接線路及成品：

　

 

　　　　(3)測試太陽能板：操場中央及樹蔭下

　　　　　　使用工具：三用電表、太陽能板

　

 

　　2、太陽能板電能測得結果：

時間	位置	測試次數	電壓	測試結果
早上(8點)	操場中央	第一次	2.1V
		第二次	2.0V	2.0V~2.1V
早上(8點)	樹蔭下	第一次	1.75V
		第二次	1.72V	1.70V~1.75V
中午(12點半)	操場中央	第一次	2.25V
		第二次	2.2V	2.2V~2.25V
中午(12點半)	樹蔭下	第一次	2.0V
		第二次	2.0V	2.0V
下午(4點)	操場中央	第一次	2.1V
		第二次	2.0V	2.0V~2.1V
	樹蔭下	第一次	1.75V
		第二次	1.75V	1.75V

　　表一：

　　3、太陽能車試走測試結果

測試次數	天氣狀況	測試結果
第一次	陰天，雲層厚，無陽光照射	無法接收到足夠電壓，所以車子無法產生動能。
第二次	晴時多雲，有陽光照射	在陽光下，車子能產生動能而行進，但行進到樹蔭下時停止。
第三次	晴時多雲，有陽光照射，但以手摭擋陽光	在陽光下，車子能產生動能而行進，但以手摭擋陽光時停止，手移開時又能順利行進。

表二

 

伍、討論：

　一、來自太陽的能量

　　1、什麼是太陽能

　　　　是指來自太陽輻射出的光和熱被不斷發展的一系列技術所利用的一種能量，如，太陽熱能集熱器，太陽能光電發電，太陽熱能發電，和人工光合作用。太陽能是指來自於太陽的能量。太陽光到達地球後，會轉化成各種形式的能量。

　　2、太陽能的優點

　　　　(1)太陽能最大的特點是能量巨大。

　　　　(2)太陽能具有典型的再生性，是典型的可再生能源。

　　　　(3)太陽能在時間上是長久的，對於人類而言，可以說是永久的，無限的。

　　　　(4)太陽能是完全潔凈的能源，不排放任何污染氣體和有害物質。

　　　　(5)太陽能是最安全可靠的能源。

　　3、太陽能的缺點

　　　　(1)雖然太陽輻射能巨大，但是，由於廣泛地分佈於地球表面，因而太陽能的能量密度是比較低的。要從很大的面積上把太陽能收集起來，這需要大面積的設備和很大的投資。

　　　　(2)由於地球的自轉，使太陽能具有間歇性。這就是說，對於同一地點而言，所能接收到的太陽能是間斷的。如果要大規模地儲存太陽能，技術難度極大。

　　　　(3)由於天氣時晴時陰時雨，這又增加了太陽能的間斷性，同時又使太陽能具有隨機性。

　　　　(4)由於地球是圓形的，也由於地球自身的運動特點，因此太陽能在地球上的分佈是很不均勻的。

二、如何將太陽能量轉換成動能

　　1、太陽能的利用

　　　　直接利用太陽輻射能主要有三種方法：

　　　　(1)光熱轉換：是把太陽的輻射能變成熱能，它是目前應用比較普遍的方法，被廣泛地用在做飯、烘乾穀、供應熱水、供室內取暖、太陽熱能發電等等。

　　　　(2)光電轉換：是把太陽光能直接變成電能。它是利用某些物質的光電效應把太陽輻射能直接變成電能，它的核心就是太陽電池。

　　　　(3)光化學轉換：把太陽的輻射能轉變成化學能，綠色植物的光合作用就是光化學轉換過程。光合作用就是植物利用太陽光把二氧化碳和水變成有機物質。 而本次報告中的太陽能車，就是利用太陽光電轉換的原理製作而成的。

　　1、太陽能如何轉換成動能 太陽電池(solar cell)是以半導體製程的製作方式做成的，其發電原理是將太陽光照射在太陽電池上，使太陽電池吸收太陽光能透過圖中的p-型半導體及n-型半導體使其產生電子(負極)及電洞(正極)，同時分離電子與電洞而形成電壓降，再經由導線傳輸至負載。如圖一顯示。

圖一

 

　　簡單的說，太陽光電的發電原理，是利用太陽電池吸收0.2μm～0.4μm波長的太陽光，將光能直接轉變成電能輸出的一種發電方式。太陽電池產生的電是直流電，若需提供電力給家電用品或各式電器則需加裝直/交流轉換器，將直流電轉換成交流電，才能供電使用。所以太陽能發電是利用電位差發電，並無電磁波產生。

三、太陽能的應用-太陽能車製作

　　1、太陽能車構造

　　　　(1)太陽能板：太陽能電池（亦稱太陽能晶片或光電池[1]）是一種將太陽光通過光生伏打效應轉成電能的裝置。太陽電池的基本構造是運用P型與N型半導體接合而成的，這種結構稱為一個PN接面，如圖二顯示。

圖二

　　　　

　　　　(2)電動機：電動機（英語：motor），又稱馬達、摩打、摩托或電動馬達，是一種將電能轉化成機械能，並可再使用機械能產生動能，用來驅動其他裝置的電氣設備。

　　　　(3)齒輪：齒輪（Gear或cogwheel）是輪緣上有齒能連續嚙合傳遞運動和動力的機械零件，齒輪依靠齒的齧合傳遞扭矩。齒輪通過與其它齒狀機械零件（如另一齒輪、齒條、蝸桿）傳動，傳動方式是嚙合傳動，可實現改變轉速與扭矩、改變運動方向和改變運動形式等功能。

四、太陽能板的電壓測試結果顯示，早上與下午的電壓相近，而中午時段電壓則最強。不同時段太陽能板的電壓在陽光下皆比樹蔭下強。但中午時段的樹蔭下則與早上及中午時候陽光下相近。由表一可知，不管陽光下或樹蔭下，太陽能板都能產生電壓，而光線越強，由電表測得的電壓值越高。

五、由表二可知，在陽光下，太陽能車能順利將光能轉換成動能，使車子前進，但只要陽光被雲層或物體摭擋，則無法產生動力而行進。在樹蔭下雖然太陽能板還能產生電壓，但車子無法產生動力，因此推論可能電壓不足以使馬達轉動，或者是因為有摭避物而使其無法產生動力。

 

陸、結論：

　　透過這次太陽能車的製作，讓我瞭解到太陽能的理論及相關應用。而我的太陽能車雖然可以不用電池，只透過太陽的光能就能行進，但是因為氣候因素，有時候還是沒辦法玩。所以如果它能有蓄電的功能，先在陽光下儲備一些電力，在陰天或樹蔭下應該就能跑了，那就更完美了。

 

柒、 參考資料來源：

　1.MBA智庫．百科　https://wiki.mbalib.com/zh-tw/%E5%A4%AA%E9%98%B3%E8%83%BD

　2.維基百科＿太陽能電池　https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%A4%AA%E9%98%B3%E8%83%BD%E7%94%B5%E6%B1%A0

　3.維基百科＿馬達　https://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%94%B5%E5%8A%A8%E6%9C%BA

　4.維基百科＿齒輪　https://zh.wikipedia.org/wiki/%E9%BD%BF%E8%BD%AE

 

組員：蘇人鴻