黃振隆、陸文豪、徐國昌、劉俊岑、曾美惠、林福銘 / 工研院綠能所
前 言
由於近年來太陽光電發電成本下降，與傳統化石燃料發電成本接近，甚至更低，太陽光電系統發電為最重要之再生能源。目前太陽光電模組保證壽命為20~25年，但在沿海惡劣環境下，經驗較欠缺，不知模組結構規格是否可以保證20~25年壽命。本計畫選擇位於澎湖17年歷史之太陽光電系統，完整進行此老化之海島太陽光電系統的長期可靠度研究，分析其歷經高鹽霧、高濕、高溫、颱風與季風之嚴苛環境後，模組與系統現況之電氣與材料性能，探討模組破壞模式，並訂定未來模組與系統設計標準。將協助未來離島及沿海惡劣環境下太陽光電系統之設立，強化在設計、模組、元件、零件選用，施工、維護上參考，提升太陽光電系統壽命與效率，發揮最高經濟效益。
17年太陽光電模組與系統之介紹
本系統為早期太陽光電示範研究系統之一，設置地點位於環境較為惡劣之澎湖離島地區（圖一），設置場址在澎湖縣政府教育局三樓屋頂，於民國88年6月建置完成，太陽光電模組規格如表一。
圖一、澎湖太陽光電系統之(a)展示看板；(b)全貌
表一、澎湖太陽光電系統之模組規格表
本太陽光電發電系統於96年進行過系統元件維修，又恢復發電功能。本系統為市電併聯型，直流匯流盤設置於組列腳架旁，交流配電盤、變流器、瓦時表和測試系統則設置於建設局土木課一樓辦公室之牆上。當年針對電力系統元件進行大規模的維修，其太陽光電模組仍沿用88年當時建置之太陽光電模組。
系統改善前現況
本實驗室於105年至現場勘查現況，太陽光電系統已經與市電解聯，系統也因部分元件老舊不再運作。在長時間的監控下，我們發現變流器為壽命最短之元件，大約3~5年。此次除變流器外，也有許多元件損壞，現場狀態如下：
① 展示看板內電路接線部分鏽蝕，LED顯示模組已毀損，無法使用。
② 直交流配電盤安裝在配電箱內保護，其內部線路、交流開關、直流開關與保險絲堪用，並無太大損壞。
③變流器已無法啟用，其外觀鋁製烤漆及散熱部分鏽蝕嚴重（圖二），散熱風扇卡住，內部電路線路沒裂化，但電子電路板焊點、接頭多處已有明顯老化現象。
④監控箱、直流匯流箱固定箱體的螺絲鏽蝕，所以箱體也掉落。
圖二、直交流配電盤與變流器
太陽光電模組結構與外觀評估
澎湖系統模組鋁框歷經17年戶外發電，鋁框電位腐蝕相當嚴重，如圖三所示。96年12月，系統重新整修，鋁框裝在不鏽鋼支架上有針對電位腐蝕問題，以塑膠電圈置於鎖不鏽鋼螺絲的位置，進行絕緣預防，但效果不彰。由於澎湖海風與雨水帶有鹽分，可能會殘留在鋁框與不鏽鋼螺絲間，使鋁框與不繡鋼螺絲接觸，導電而產生電位腐蝕問題。模組其它元件檢查如表二所示。
圖三、澎湖太陽光電系統模組鋁框電位腐蝕
表二、太陽光電模組目視檢查結果
太陽光電模組性能評估
將澎湖縣政府太陽光電系統之模組共20片拆回台灣進行測試，完成模組最大功率、絕緣測試、濕漏電流測試、電致發光、熱影像溫度等檢測項目。
1. 模組最大功率評估
模組最大功率量測試結果如表三所示。若以出廠額定功率為135 W，而模組功率仍達到額定功率80%為合格，僅6片模組合格，合格率30%。模組功率接近額定功率80%：A7模組一片。模組功率為額定功率50%左右：包括A2、A5、A10、B1、B6、B7、B8等7片，可能為其中二串電池無導通，或接觸不良，若加以維修仍可繼續使用。模組功率為額定功率40%左右---以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。