薄膜在 a- si thin film solar cell 的應用

1. 薄膜在a-si thin film solar cell的應用

2. 目錄 • 薄膜太陽能電池 • 非晶矽 a-si • 非晶矽薄膜太陽能電池 • 參考文獻

3. 薄膜太陽能電池 • 薄膜電池應用到建築物的圍護結構如屋頂、天窗、外觀、門窗等部分的建築材料之中。 • 轉換效率不高，且有光衰退現象，非晶矽太陽能電池具有非常寬的頻譜吸收，也可以做成可撓式的薄膜電池，對於綠建築等等需要將電池服貼於窗戶甚至是建築的表面。

4. 薄膜太陽能電池 • 特點：1.輕量(weight)重量輕，使用在建築物上時可減輕建築物負擔。2.可製成可撓式(flexibility)容易與其他產品整合、可在非平面(如球型屋頂、弧形玻璃帷幕)上應用。3.低成本(cost)製造成本低，對消費者在安裝時更具吸引力，在大規模大面積安裝時更具優勢。4.長效性(longevity)對溫度耐受度較高、對光照度需求較低，累積發電量較高較不受環境因素影響。

5. 薄膜太陽能電池 • 可應用在計算機、耳機、收音機、溫度計、手錶、鬧鐘、LED照明、感應燈、電池充電器等等。 • 可拋棄式電子產品，如射頻識別、智慧型包裝、智慧卡耗電低產品。 • 可用於服飾應用，並可延伸應用在帳篷、窗簾、百葉窗等，太陽光電可被視為服飾上的充電器、電力的來源，此外應用在軍事與防救災用途上，如美國軍方一直都有資助相關廠商開發應用軍事用途的太陽能產品。

6. 非晶矽 • 非晶矽（amorphous silicon α-Si ）又稱無定形矽。單質矽的一種形態。棕黑色或灰黑色的微晶體。矽不具有完整的金剛石晶胞，純度不高。熔點、密度和硬度也明顯低於晶體矽。 • 結構特徵為短程有序而長程無序的α-si。純α-矽因缺陷密度高而無法使用。採用氣相沉積法製作pn接面。非晶矽在太陽輻射峰附近的光吸收係數比晶體矽大一個數量級。 • 能帶寬度1.7～1.8eV，而遷移率和少子壽命遠比晶體矽低。現已工業應用，

7. 非晶矽太陽能電池 • 非晶矽具有較佳的光吸收能力，因此僅需較薄的吸收層，轉換效率約 6~7%，另外矽薄膜由於其結構的影響而有光劣化的問題，在使用後的短時間內效率會衰退 15~35%。 • 薄膜電池具有轉換效率低的劣勢，卻也同時具備成本低廉的優勢。非晶矽薄膜電池中矽的用量僅為普通多晶矽用量的1/100。

8. 非晶矽太陽能電池元件結構

9. 非晶矽太陽能電池製造流程

10. 非晶矽太陽能電池製造流程

11. 非晶矽太陽能電池製造流程

12. 薄膜應用-ITO層

13. ITO • 需具有高光穿透率、低電阻、極佳導電特性，用來當透明電極。 • 就銦錫氧化物而言，透明導電薄膜成形的方法： • 濺鍍法 (Sputtering) • 電子束蒸鍍法 (Electron Beam Evaporation) • 熱蒸鍍法 (Thermal Evaporation Deposition) • 化學氣相鍍膜法 (Chemical Vapor Deposition) • 噴霧熱裂解法 (Spray Pyrolysis)

14. 薄膜應用- a-si層 http://www.residentialsolar101.org/thin-film-solar-technology/

15. a-si • 非晶矽層：主要是經由光電效應產生光電流。 • 薄膜型矽太陽能電池元件的製作方法： • 液相磊晶 (Liquid Phase Epitaxy, LPE) • 低壓化學蒸鍍 (Low Pressure CVD, LP-CVD) • 常壓化學蒸鍍 (Atmosphere Pressure CVD, AP-CVD) • 電漿強化化學蒸鍍 (Plasma Enhanced CVD, PE-CVD) • 離子輔助化學蒸鍍 (Ion Assisted CVD, IA-CVD) • 熱線化學蒸鍍 (Hot Wire CVD, HW-CVD)

16. P-i-n

17. 薄膜應用- 其他部分

18. 薄膜層應用

19. Atomic Layer Deposition • 利用電漿沉積技術來進行原子薄膜層的沉積以及形成，一般原子薄膜層沉積技術 (Atomic Layer Deposition, ALD)，可以分為四大反應步驟： • 1.反應性前驅體分子 (Precursor Molecules) 沉積於基板表面而呈飽和狀態，並進行表面吸附化學反應。 • 2.將惰性載體氣體 (Inert Carrier Gas) 注入，而將過剩的或未反應的反應性前驅體分子帶出反應腔 (Reaction Chamber)。 • 3.在基板表面進行自我限制性化學反應，並將原子一層一層地堆積或階梯覆蓋 (Step Coverage)，以形成薄膜層。 • 4.將惰性載體氣體注入，而將副反應的以及過剩的反應性前驅體分子帶出反應腔

20. 薄膜應用- 抗反射層 用於提升透光度，減少反射。

21. 鈍化薄膜層 增加光在膜層內的散射距離以增加吸收。 http://www.ndl.narl.org.tw/web/research/energy.html

22. EVA層 EVA膜的基本功能： 1.固定太陽能電池及 連接電路導線提供 Cell絕緣保護2.進行光學藕合3.提供適度的機械強度4.提供熱傳導途徑

23. 參考文獻 • http://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%A4%AA%E9%98%B3%E8%83%BD%E7%94%B5%E6%B1%A0#.E8.96.84.E8.86.9C.E5.A4.AA.E9.99.BD.E9.9B.BB.E6.B1.A0 • http://college.itri.org.tw/topiclearn.aspx?id=153 • http://pv.energytrend.com.tw/knowledge/20120821-4890.html • http://www.kson.com.tw/chinese/study_23-16.htm • http://www2.nsysu.edu.tw/physdemo-kh/2012/E4/E4.php • http://www.mmmpc.com.tw/yuehyin/MagSummary.aspx?ID=480&MID=9390 • http://www.display-all.com/news/news_detail.php?language_page=taiwan&button=news&adtype=news_ptech&cate=tech&serial=16734&check_o=40536 • http://ejournal.stpi.narl.org.tw/NSC_INDEX/Journal/EJ0001/9807/9807-08.pdf