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薄膜太陽電池

薄膜太陽電池. 薄膜太陽電池特點. 可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 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 ) 晶矽 (200 ～ 350μm) 、非晶性薄膜 (0.5μm). 薄膜太陽電池特點. 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

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Presentation Transcript

  1. 薄膜太陽電池

  2. 薄膜太陽電池特點 • 可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 • 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) • 晶矽(200～350μm)、非晶性薄膜(0.5μm)

  3. 薄膜太陽電池特點 • 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 • 矽薄膜電池：非晶矽 • CuInSe2銅銦硒(CIS)、CuInGaSe2銅銦鎵硒(CIGS) • CdTe碲化鎘 • 三五族化合物（例如砷化鎵） • 染料敏化電池（Dye-Sensitized Solar Cell，DSSC）…..等

  4. 薄膜式太陽能電池 （一）非晶矽（a-Si）薄膜太陽能電池 • 在 1980 年代，非晶矽是唯一的薄膜型太陽電池材料，由於光電轉換效率較低及具有光劣化的不穩定性，因此早期始終無法打入主流的發電用市場，而多應用於小功率的消費性電子產品市場 • 但近年隨著二層或多層接合太陽電池（ Multijunction Cell ）技術之發展，使得單層厚度可以降低而減緩照光後衰退的現象，且可吸收不同波段的太陽光譜，因此光電轉換效率獲得提升

  5. 薄膜式太陽能電池 （二）CIS/CIGS薄膜太陽能電池 •  硒化銦銅CIS (Copper Indium Diselenide) 、或銅銦鎵硒CIGS(Copper Indium Gallium Senillide) 吸光範圍很廣，其穩定性及光電轉換效率為各類型薄膜太陽電池中最高者，被認為是短期內最有可能達到矽晶片型太陽電池效能之薄膜太陽電池 • 在標準測試條件下，最佳 CIS太陽電池之光電轉換效率可達 19.5%，可媲美最佳的多晶矽太陽電池效率，且其大面積試製品之最佳效率已可達13％以上

  6. 薄膜式太陽能電池 （三）CdTe(碲化鎘)薄膜太陽電池 • CdTe 的能隙為直接能隙，能隙值為 1.45eV ，可獲得較高的光電轉換效率， CdTe 太陽電池在實驗室之效率可達 16% 以上，目前技術若使用耐高溫 (~ 600C ) 的硼玻璃 (Borosilicate) 可得 16% 的轉換效率，而使用不耐高溫但成本較低的鈉玻璃 (soda-lime) 也可達 12% 的效率 • 可利用多種快速成膜技術製作。由於模組化生產容易，因此近年商業化的動作亦相當積極， CdTe/glass 已應用於大面積屋頂建材

  7. 薄膜式太陽能電池 （四）薄膜矽太陽能電池 • 是一種不同於非晶矽及單晶矽基材之矽基太陽電池，它不如非晶矽模組通常厚約只有 300nm 那麼薄，但比目前結晶矽太陽電池之晶片厚度約在 200mm 以上要來得薄許多，薄膜矽 Cell 厚度約為幾個 mm 或更薄 • 薄膜矽原料需求只有約為矽晶片型的1/100 ，且具有高吸收光特性，通常無光劣化現象，因此年度每瓦發電量較高，對消費者而言能源回收期可縮短。因此，薄膜矽太陽電池技術之未來發展潛力頗被 PV 業界看好 • 低成本的微非矽晶（Micromorph），因Micromorph薄膜太陽能電池具有雙層吸光層，有較不受環境改變影響效率、單位瓦數全年發電度數較高等優勢--宇通

  8. 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

  9. 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)

  10. 薄膜太陽能發電廠 • 有別於傳統結晶矽的技術，製程類似面板的薄膜太陽能電池模組，由於單位成本低、對於光源的限制較少，適合作為太陽能發電廠，聲勢逐漸竄起 • 美國薄膜太陽能龍頭First solar（FSLR）於2008年12月宣布，完成北美內華達州最大的薄膜太陽能發電廠。 • 在不到6個月的時間內就竣工 • 其擁有的10MW發電量，堪稱北美最大的薄膜太陽能發電廠 • First solar不僅是全球最大的薄膜太陽能公司，也是美國太陽能股的「股王」，美東時間週一的收盤價為133.01美元，從此波低點85.28美元反彈至今漲幅達56％。

  11. Solar Power System in Nevada Desert Reaches Grid Parity

  12. First Solar: Quest for the $1 Watt -- August 2008 Within five years, this company's thin-film solar cells could compete with coal

  13. California Utility to Install 250MW of Roof-Top Solar • First Solar recently completed a 2.4 MW rooftop installation as part of Southern California Edison program to install 250 MW of rooftop solar panels throughout Southern California over by 2013. • Southern California Edison (SCE) plans to install 250 megawatts (MW) worth of solar cells, capable of powering some 162,000 homes, on the roofs of commercial buildings.

  14. 薄膜太陽能電池--未來前景看好 • 薄膜太陽能電池使用的多晶矽，遠遠低於傳統結晶矽太陽能電池，除可免於缺料之外，單位成本也可大幅降低 • 薄膜產品一般被抨擊的缺點是轉換率較差，但實際上，薄膜產品對於光源的強度和角度比較不受限制，若統計單日的總發電量，並不比結晶矽要來得差，因此更適合作為太陽能發電廠。 • 現階段來說，結晶矽太陽能電池仍是主流、佔整體比重高達90％ • 薄膜的基期低，未來的成長空間也更大 • Displaybank就評估至2012年，薄膜太陽能電池的年均成長率將高達72％，等到2013年時佔整體太陽能電池市場的比重，就可拉高到23％。

  15. 圖片出處：http://stock.yam.com/rsh/article.php/644869

  16. 全球前十大薄膜太陽能電池廠-2007 • 美國 First Solar 以 200MW的產量排名第一 • First Solar遠超過其他薄膜太陽能電池廠，且為唯一以薄膜技術可排名至全球前十大太陽能電池廠的公司（包含矽晶圓、薄膜） • 出貨量第二大的 United Solar 出貨量僅 48MW • 前十大薄膜廠商所使用的技術 • 美國 First Solar以碲化鎘 • 德國 Wurth Solar 以 CIGS 為主之外 • 其餘 8家廠商均以矽薄膜技術為主，2007 年矽薄膜佔薄膜比重約 63%

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