薄膜太陽能電池

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薄膜太陽能電池

作者：江志宏

說明：薄膜太陽電池可以使用在價格低廉的玻璃、塑膠、陶瓷、石墨，金屬片等不同材料當基板來製造，形成可產生電壓的薄膜厚度僅需數μm，因此在同一受光面積之下可較矽晶圓太陽能電池大幅減少原料的用量(厚度可低於矽晶圓太陽能電池90%以上)，目前轉換效率最高以可達13%，薄膜電池太陽電池除了平面之外，也因為具有可撓性可以製作成非平面構造其應用範圍大，可與建築物結合或是變成建築體的一部份，在薄膜太陽電池製造上，則可使用各式各樣的沈積(deposition)技術，一層又一層地把p-型或n-型材料長上去，常見的薄膜太陽電池有非晶矽、CuInSe2 (CIS)、CuInGaSe2 (CIGS)、和CdTe..等。

薄膜太陽電池產品應用：
半透明式的太陽能電池模組：建築整合式太陽能應用(BIPV)
薄膜太陽能之應用：隨身折疊式充電電源、軍事、旅行
薄膜太陽能模組之應用：屋頂、建築整合式、遠端電力供應、國防

薄膜太陽能電池的特色：
1.相同遮蔽面積下功率損失較小(弱光情況下的發電性佳)
2.照度相同下損失的功率較晶圓太陽能電池少
3.有較佳的功率溫度係數
4.較佳的光傳輸
5.較高的累積發電量
6.只需少量的矽原料
7.沒有內部電路短路問題(連線已經在串聯電池製造時內建)
8.厚度較晶圓太陽能電池薄
9.材料供應無慮
10.可與建材整合性運用(BIPV)

太陽能電池厚度比較：晶矽(200～350μm)、非晶性薄膜(0.5μm)
薄膜太陽能電池的種類：
非晶矽(Amorphus Silicon, a-Si)、微晶矽(Nanocrystalline Silicon，nc-Si，Microcrystalline Silicon，mc-Si)、化合物半導體II-IV 族[CdS、CdTe(碲化鎘)、CuInSe2]、色素敏化染料(Dye-Sensitized Solar Cell)、有機導電高分子(Organic/polymer solar cells) 、CIGS (銅銦硒化物)..等

薄膜太陽能電池分類表

薄膜太陽能電池製造廠商：聯相光電、富陽光電、旭能光電、綠能科技、新能光電、茂迪、奇美能源、大億光電、大豐能源、鑫笙能源、威奈聯合、嘉晶電子、崇越科技、台達電、中環、宇通光電
薄膜太陽能測試設備廠商：慶聲科技

薄膜太陽能製程流程表

薄膜太陽能模組結構圖
說明：薄膜太陽能模組是由玻璃基板、金屬層、透明導電層、電器功能盒、膠合材料、半導體層..等所構成的。

薄膜太陽能電池可靠度試驗規範：IEC61646(薄膜太陽光電模組測試標準)、CNS15115(薄膜矽陸上太陽光電模組設計確認和型式認可)

薄膜太陽能電池專有名詞整理：

英文名稱	中文名稱	說明
A-Si Amorphus Silicon	非晶矽	利用濺鍍或是化學氣相沉積方式在玻璃或金屬基板上生成薄膜的薄膜太陽能生產方式。
BIPV Building-integrated photovoltaic	一體型太陽能電池模板	BIPV是結合太陽能發電與建築物外牆兩項功能，將太陽電池模組(module)或陣列(array)整合、設計並裝置在建築物上的雙用途產品。
CdTe Cadmium telluride	碲化鎘	CdTe屬於化合物半導體，電池轉換效率不差，若使用耐高溫(約600℃)的硼玻璃作為基板轉換效率可達16%，而使用不耐高溫但是成本較低的鈉玻璃做基板也可達到12%的轉換效率，轉換效率遠優於非晶矽材料。
CEI 904		具光譜照射光參考數據之太陽原件量測原理，等同IEC 904
CIS Copper Indium Diselenide	硒化銦銅	屬於化合物半導體，這樣的材料吸光範圍廣穩定性好，若是用聚光裝置輔助，轉換效率可達30%，標準環境測試下最高也可達到19.5%，模組的話，可達約13%。
CIGS Copper Indium Gallium Diselenide	銅銦鎵硒	屬於化合物半導體，這樣的材料吸光範圍廣穩定性好，若是用聚光裝置輔助，轉換效率可達30%，標準環境測試下最高也可達到19.5%，模組的話，可達約13%。
Dye-Sensitized Solar Cell	色素敏化染料
GaAs Multijuction	多接面砷化鎵
Nc-Si Nanocrystalline Silicon	微晶矽	是非晶矽的改良材料，其結構介於非晶矽和晶體矽之間，主要是在非晶體結構中具有微小的晶體粒子，因此同時具有非晶矽容易薄膜化，製程便宜的特性，以及晶體矽吸收光譜廣，且不易出現光劣化效應的優點，轉換效率也較高。
NOCT Nominal Operating Cell Temperature	標準操作電池溫度	在標準參考環境(SRE)下，開架式安裝模組之太陽能電池之平衡平均接面溫度。
Mc-Si(Microcrystalline Silicon)	微晶矽	是非晶矽的改良材料，其結構介於非晶矽和晶體矽之間，主要是在非晶體結構中具有微小的晶體粒子，因此同時具有非晶矽容易薄膜化，製程便宜的特性，以及晶體矽吸收光譜廣，且不易出現光劣化效應的優點，轉換效率也較高。
PECVD Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition	電漿體增強化學氣相沈積	在二個電極板間外加一個射頻電壓，於是在二個電極之間的氣體會解離而產生電漿，使用電漿的輔助能量，使得沈積反應的溫度得以降低。
Polymer solar cells	有機導電高分子
Sputtering	真空濺鍍
SRE	標準參考環境	傾斜角度(與水平成45度)、總照射度(800Wm^-2)、周圍溫度(20℃)、風速(1ms^-1)、電力負載(無開路)。
STC	標準測試條件	電池溫度(25℃)、照射度(1000Wm^-2)符合規範CEI 904-3所要求之參考太陽能光譜之照射分佈。
Thin-film Photovoltaic	薄膜太陽能電池

⊙技術資料：

	太陽能模組HAST與PCT試驗說明
	太陽能模組應用HAST試驗目的
	交流太陽能模組＆微逆變器
	太陽能模組EVA膜介紹
	溫度循環、濕冷凍、濕熱三項試驗的試驗目的
	薄膜太陽電池相關試驗說明介紹
	聚光型太陽能電池
	太陽能電池開路測試系統
	提供太陽能產業各項相關產品之試驗條件參考
	提供太陽能產業之相關技術網址
	提供太陽能產業相關國際規範列表
	提供太陽能之專有名詞整理及解釋
	IEC 61215 太陽能模組可靠度試驗
	IEEE 1513 溫度循環試驗&濕冷凍試驗&濕熱試驗
	UL1703 平板型太陽能組件安全認證標準
	IEC 61646 薄膜太陽光電模組測試標準
	IEC61730 太陽能電池系統安全鑒定-結構與測試要求
	IEC62108 聚光太陽能接收器和零件之評估標準
	太陽能電池可靠度試驗項目比較
	太陽能電池試驗常見問題