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关于太阳能电池的基础知识太阳能发电【前言】s由于全球气候变迁、空气污染问题以及资源日趋短缺之故，太阳能发电做为动力供应主要来源之一的可能*，已日益引起人们注目，这也是近年以硅晶圆为主的太阳能电池市场快速成长的原因。然而硅晶圆为主的太阳能发电技术其成本毕竟高出传统电力产生方式甚多，因此目前市场仍只能局限于特定用途，也因此世界上主要的研究单位，均致力于投入太阳能相关技术的研究，企求开发出新的物质，能降低产品成本并提升效能。薄膜式太阳能电池由于只需使用一曾极薄光电材料，相较于硅晶圆必须维持一定厚度而言，材料使用非常少，而且由于薄膜是可使用软*基材，应用弹*大，如果技术能发展成熟，相信其市场面将较硅晶方式宽广许多。基于此，薄膜式太阳能电池的发展，在上一世纪仅展很快。#]+C2h'z8E*u:K本文将就数种薄膜式太阳能电池，就技术面、发展潜力与可能瓶颈提出概括论述，由于篇幅限制以及个人才疏学浅，疏漏错失之处，尚祈大家指正。在介绍薄膜式太阳能电池之前，首先本文想先介绍目前市场上最主要产品－硅晶圆太阳能电池，简述其以目前能在市场居于绝对优势的原因。"【硅晶圆太阳能电池】自1954年贝尔实验室发表了具备6﹪光电效率的电池后，随着集成电路的发展，此类型一直是市场的主角，其市占率从未低于80﹪，如果只考虑供电超过超过1kW的市场，更几乎是100﹪。究其原因大概可分为三方面：一、成本与价格；二、模块的效率；三、产能规模与利用率。由于科技的进步，包括了晶圆厚度、切割技术、晶圆尺寸，以及晶圆价格，均有长足的改善，自1960s以来，以此类电池发电，单位瓦数（watt）成本已下降约50倍，目前价格约为US＄2.5~3/watt。依据美国国家再生能源实验室的报导，薄膜太阳能电池的制造成本在过去10年亦呈大幅下降，趋势比硅晶圆还快，不过至今一般而言，其价格仍约高于硅晶圆式50﹪。硅晶圆单一电池系统目前实验室光电效率已达25﹪，与理论值29﹪非常接近。商业化产品的光电效率自1970s以来也有长足进步，近年以达约12﹪。这项技术成果，相对而言，是多数薄膜技术所不及之处。.I生产成本往往深受生产规模影响，太阳能电池也不例外。比较硅晶圆式与薄膜式，一般而言，目前产能规模前者约是后者10倍，因此固定成本可大幅分摊。其次是产能利用率而言，目前硅晶圆式生产厂商，由于这几年市场年年大幅成长，平均产能利用率约达80﹪，而薄膜式厂商仅约40﹪。这使得硅晶圆式更具生产成本竞争力，成为市场上的一支独秀。2o/【非晶系硅太阳能电池】Amorphoussiliconsolarcell此类型光电池是发展最完整的薄膜式太阳能电池。其结构通常为p-i-n（或n-i-p）偶及型式，p层跟n层主要座为建立内部电场，I层则由非晶系硅构成。由于非晶系硅具有高的光吸收能力，因此I层厚度通常只有0.2~0.5μm。其吸光频率范围约1.1~1.7eV，不同于晶圆硅的1.1eV，非晶*物质不同于结晶*物质，结构均一度低，因此电子与电洞在材料内部传导，如距离过长，两者重合机率极高，为必免此现象发生，I层不宜过厚，但如太薄，又易造成吸光不足。为克服此困境，此类型光电池长采多层结构堆栈方式设计，以兼顾吸光与光电效率。4Q0l3C"w2g/l$b这类型光电池先天上最大的缺失在于光照使用后短时间内*能的大幅衰退，也就是所谓的SWE效应，其幅度约15~35﹪。发生原因是因为材料中部份未饱和硅原子，因光照射，发生结构变化之故。前述多层堆栈方式，亦成为弥补SWE效应的一个方式。非晶型硅光电池的制造方式是以电浆强化化学蒸镀法（PECVD）制造硅薄膜。基材可以使用大面积具弹*而便宜材质，比如不锈钢、塑料材料等。其制程采取roll-to-roll的方式，但因蒸镀速度缓慢，以及高质量导电玻璃层价格高，以至其总制造成本仅略低于晶型太阳能电池。至于多层式堆栈型式，虽可提升电池效率，但同时也提高了电池成本。综合言之，在价格上不太具竞争优势的前提下，此类型光电池年产量再过去三年仍呈现快速成长，2003年相较于2002年成长了113﹪，预期此趋势将持续下去。6A/g#L6z(j9Q*]为了降低制造成本，近年有人开发已VHF电浆进行制膜，制程速度可提升5倍，同时以ZnO取代SnO2作为导电玻璃材料，以降TCO成...