綠色能源工程，即是透過硬體與軟體技術，降低產業對環境的傷害。透過實際的量測資料，可進一步了解耗用能源的情況，並提升能源效益、降低浪費，以期找出更潔淨的替代能源。

全球的工程師與科學家，均已開始使用圖形化系統設計平台，以期正面影響地球的生態。從開發高能源效率的系統，到提升環境的監控與清理系統，圖形化系統設計平台產品結合資料擷取和自動控制工具，早已廣泛應用於綠色能源工程之中，可解決目前多項高急迫性的問題。

陽光是最豐富的自然資源，因為太陽跟化石燃料不同，沒有供給方面的限制，幾乎隨處都有陽光，所以越來越多人使用陽光做為免費又乾淨的再生能源來源。利用這種豐沛的資源，使用這種電池將太陽能轉變為電力，可解決日益高漲的環保與能源議題。

《圖一　太陽能電池開發的所有層面都需要用到各種軟硬體測試工具。圖為西班牙太陽能面板大廠Siliken Renewable Energy的生產作業過程。》

太陽能電池生產如何最佳化？

太陽能電池開發包含矽精煉、面板製造、驗證與安裝過程。太陽能光電電池測試作業，是相關半導體設計與建構的重要環節，包含可確保產品品質與效率的多項測試。

矽精煉過程最佳化

典型的矽精煉過程包含了將矽元素轉變成矽化合物，矽化合物的狀態會比原始狀態更容易以蒸餾法精煉，然後再將矽化合物變回純矽。

以西班牙最大的太陽能光電電池製造商Siliken Renewable Energy為例，在工廠裡使用新型獲得專利的矽精煉過程，比西門子使用的傳統方法便宜40％。為了進一步提升新的矽精煉過程的效率，Siliken Renewable Energy使用自動控制工具、圖形化設計FPGA Module、聲音與振動軟體以及視覺軟體，進一步提升工廠中的現有標準控制設備。

因為精煉矽的溫度超過攝氏1000度，過程中可使用數位影像擷取模組，在精煉完成的矽粒子從精煉反應器送出時擷取影像。再者，視覺軟體可為影像進行遠距分析，在粒子精煉完畢之後大量量測粒子的尺寸。

同時，為了取得更快速的控制迴路率，以量測精煉矽的流量與壓力參數。Siliken Renewable Energy使用動態訊號擷取模組來監控振動幅度，確保不會超過預定的安全幅度，如此可避免系統不穩定，導致反應器當機。高度整合的資料擷取與自動控制平台，可有效因應太陽能矽精煉的生產過程。

《圖二　太陽能面板情境圖》

太陽能面板製造與品質測試

當開始製造太陽能面板時，後段製程的測試系統包含箱型的透鏡裝置，用來執行人為測試。藉由架構在整合資料擷取和自動控制的多功能PC系統之後，量測工程師便可將太陽能模組的「關閉」整合至半自動化的流程。使用資料擷取軟體工具前面板做為人機介面來協助執行操作，確能做到當太陽能電池置入後即能「關閉」模組。

電流-電壓特性測試

在組裝完太陽能面板之後，必須執行電流-電壓特性（I-V characterization）測試，來驗證每個模組的功率輸出，以確保輸出的都是指定功率。連續式或脈衝式（Pulsed）的I-V測試，可得出電子效能參數，包含短路電流、開電路電壓、操作功率，與系統效率。

太陽能電池I-V特性描述作業為基本必備的作業，可於太陽能電池組裝為模組與陣列的製造過程中執行。此測試作業亦可檢驗任何開路與短路狀態，以找出任何可影響能源轉換效率的製造瑕疵。

以前的方式是使用多重循序測試來進行這項流程，另外使用的I-V曲線只包含了30個點。現在透過資料擷取和自動控制工具，可使用超過2000個點進行I-V特性測試，進一步能提供更準確的校正參數。

完整的軟體與硬體平台，可執行太陽能電池的測試作業。使用者可利用I-V特性描述（Characterization）分析工具組，搭配使用其他製造商的GPIB儀器或電源量測單位（SMU）。

執行這些測試是很複雜的，因為量測工程師必須將確切數量的光打到每片面板上，如此才能同時判定面板的電壓與電流。為了完成任務，廠商開發出1種只使用單一10 ms光脈波的方法。打上光脈波之後，工程師就可以獲得面板的I-V，以計算其瓦特功率。

電池之外 轉換器測試也可行

除了太陽能電池面板之外，太陽能面板轉換器等必要設備的測試也是重點。轉換器主要是透過電力開關將直流電變成交流電。在開始製造轉換器之前，廠商可用自動控制工具結合觸控式電腦來開發原型。這樣的模式也可進行氫燃料電池或風力發電等其他再生能源領域的研究。