李建平教授 Chien-Ping Lee
中央研究院院士

國立陽明交通大學電子研究所
終身講座教授 談談太陽能發電
我的專長是半導體光電元件，太陽電池照理說也屬於我的領域，但我幾乎不做他的研究，因為說穿了他的原理很簡單，沒啥好研究的。

太陽電池英文叫 Solar cell. 曾有朋友把它聽成“收垃圾”。當然他收的絕對不是什麼垃圾，而是有用的太陽光。
太陽能是清潔能源，但也有他的缺點。
他的土地使用效率是所有發電方式中最差的。雖然太陽光普照大地，但要把陽光收集起來，需要很大面積的土地。
上帝賜給我們陽光，是讓萬物生長，不是讓你發電的。
所以要發展太陽能發電，
就必須與大自然爭地。
在一些地廣人稀的地方，這不是問題。
在沙漠和水草不生們荒地，都很適合，
哪裡不僅陽光充足，
而且太陽電池板不會影響自然生態。

所以在美國，中國，阿拉伯半島，
北非等地都可以架設大量的太陽電池板。

可是在台灣要把太陽電池板放哪裡呢？
雖然台灣夏天很熱，但並不表示陽光充足。
在北台灣天空總是白茫茫的，
陽光露臉的機會並不多。

中南部雖然陽光充足，
可是那裡的平地是我們的糧倉，
我們總不能因為發電而不吃飯吧。
台灣的高山很多，
大概佔了全國面積的三分之二。
剩下的地方要養活兩千三百萬人，
要提供糧食，居住的地方，
和其他的產業和休閒娛樂。

坐火車從北到南，幾乎看不到任何一塊荒地。所以那裡可以放太陽電池板呢？

美國最大的太陽能發電場是南加州沙漠裡的 SOLAR STAR，面積13平方公里，
這兩年每年發電量大約900 GWh。
換句話說，
每單位面積的發電量大約是 70 GWh/Km2。
世界最大的太陽能發電場在
中國青海的塔拉灘光伏基地，
目前的面積是345Km2，比台北市還大，
預計將來會擴充至600Km2，
面積接近一個新加坡。
去年他發的電有17900 GWh。
單位面積的發電量是 52 GWhh/Km2。

台灣中南部的日照
比不上中國及美國的沙漠。
據統計中南部每年日照時數約為2000到2500小時。
青海的塔拉灘基地則為2500到3000小時。美國的太陽能之星則高達3400- 3600小時。

青海的太陽能基地在三千米的高原，那裡空氣稀薄，日照強度會比地面高出許多而且紫外線強，利於太陽能發電。所以台灣單位面積的發電量不太可能會比美國或中國的更高。

當然台灣在這種地理環境下一定會用最好的太陽電池，最先進的技術，我們就用60 GWh/Km2來算一算需要多大的土地面積才能發足夠的電。
在2024年台灣所發的電是 288,600 GWh，用這個數字除以 60，那麼所需要的土地面積是4810 Km2。
台灣所有的可耕地面積大約是7800Km2。
如果假設70%的地適合裝置太陽電池，可用的面積是5400 km2，那麼算下來90%的土地都需要用來發電才行。
換句話說中南部那些肥沃的農地
幾乎全都將被太陽電池覆蓋。

當然發電不可能全靠太陽能，但就算只提供 30到40%的發電量，我們也不用吃飯了。

其實以上是非常樂觀的估計，
實際情形恐怕沒那麼好。
而且用電量只會越來越多不會減少，
未來AI的發展會讓電力需求大幅增加，
再加上以後電動車的推廣，
到2050年，要達到碳中和，
如果以太陽能為主要的發電工具，
那是根本辦不到的。

太陽電池因為在開放的空間，
而且接近地面，極易受到損壞。
台灣每年夏秋之際經常颱風肆虐，
這會是很大的問題。
上個月的颱風就造成
南部的太陽電池損失慘重。
太陽電池，純粹靠天吃飯，
台灣地處大陸東南沿海，
與內陸相比，氣候很不穩定。
所以發電也很難維持在一個恆定的水準。

通常能源建設所需經費十分龐大，民間企業很難參與，但太陽能不一樣，他的投資門檻較低，許多私營公司就會參與其中。

最後就會變成政府發包，民間承建及經營。
根據以往的經驗，這種情形很容易產生弊端。
這幾年南部光電弊案傳的沸沸揚揚，就是這個原因。

台灣氣候溫暖雨水充足，所有地面都被綠色植物覆蓋＇，
而植物是大自然回收二氧化碳最好的東西，如果把這些地用太陽電池鋪滿，
等於阻礙了大地的呼吸。本來是要減碳，結果卻阻礙了植物對碳的吸收。

太陽電池對我這個做光電研究的人來說是很簡單的東西，但實際應用起來就沒這麼簡單。

要考慮的因素太多，台灣地方那麼小，可是卻需要那麼多電，為了達到零碳排放的要求，在未來的二三十年，煤和天然氣發電勢必要被淘汰，
我們又不願意考慮核電，那麼剩下來的只剩太陽能與風電，如果以後各佔一半，從前面的分析可以看出來，除非我們不要吃飯，那幾乎是不可能。

發展太陽能不是一廂情願的事，我們不能看到別的國家做到，就認為我們也做得到。

有的國家地方大，有足夠的空間建大型的太陽能電場，有的國家小，人口不多，所需的電也不多，只要少量的太陽電池就夠。

可是台灣不一樣，我們地方小，但需電量龐大，就算太陽想幫忙，恐怕也無能為力。