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软性塑胶薄膜太阳能电池
软性塑胶薄膜太阳能电池

目前市场上，绝大多数的太阳能电池是採用硅晶圆作为材料，主要是因为硅晶圆太阳能电池的製造原理和过程都和半导体相当接近，因此在半导体生产技术和设备都已经相当成熟，且人才众多的情形下，硅晶圆太阳能电池具有转换效率佳、设备成本低、量产速度快、良率又高的优势，因此预期至少未来十多年，硅晶圆太阳能电池仍然会是市场上的主流。

不过，由这两年上游多晶硅材料缺乏，所导致整体产业链价格飞涨的情形，可看出硅晶圆太阳能电池所面临的最大问题乃是材料成本太高—一方面是因为多晶硅原料虽然是一般的砂(SiO2)，但是纯化过程中需要规模庞大的厂房，耗费大量的能源才能办到，因此单位成本并不便宜，生产上也无法快速因应需要增加产能；另一方面，由于物理性质的限制，目前用硅晶圆製造太阳能电池目前最少也要200μm的厚度，因此在製造大面积发电模组时对硅原料的用量也相对庞大。

所以薄膜太阳能电池节省材料(厚度可低于硅晶圆太阳能电池90%以上)，可在价格低廉的玻璃、塑胶或不鏽钢基板上製造，甚至可以RolltoRoll方式大量生产大面积太阳能电池的特性，在业界持续寻求降低生产成本的要求上，加上具有可挠性，容易搭配建筑外牆施工等其他优点下，已广被看好将是未来的明星产品。

然而，目前的薄膜太阳电池，都有明显的製造成本过高或是转换效率太低的缺点，因此各研究单位和厂商仍不断在进行新材料或製程的研发，期望能改善目前的缺点；短期之内，薄膜太阳能电池仍将是以特殊应用的市场为主。

薄膜太阳能电池的种类

薄膜太阳能电池，顾名思义，乃是在塑胶、玻璃或是金属基板上形成可产生光电效应的薄膜，厚度仅需数μm，因此在同一受光面积之下可较硅晶圆太阳能电池大幅减少原料的用量。薄膜太阳能电池并非是新概念的产品，实际上人造卫星就早已经普遍採用砷化镓(GaAs)所製造的高转换效率薄膜太阳能电池板(以单晶硅作为基板，转换效能在30%以上)。

不过，一方面因为製造成本相当高昂，另一方面除了太空等特殊领域之外，应用市场并不多，因此直到近几年因为太阳能发电市场快速兴起后，发现硅晶圆太阳电池在材料成本上的侷限性，才再度成为产业研发中的显学。目标则是发展出材料成本低廉，又有利于大量生产的薄膜型太阳能电池。目前已经开发出多种薄膜太阳能电池技术，以下将目前已经商业化，或是已经有具体产品出现的薄膜太阳能电池做一简单介绍。

非晶硅(AmorphusSilicon,a-Si)

在1980年代，非晶硅是唯一商业化的薄膜型太阳能电池材料。非晶硅的优点在于对于可见光谱的吸光能力很强，而且利用溅镀或是化学气相沉积方式在玻璃或金属基板上生成薄膜的生产方式成熟且成本低廉，材料成本相对于其他化合物半导体材料也便宜钗h；不过缺点则有转换效率低(约5~7%)，以及会产生严重的光劣化现象(就是在受到UV照射后会使得转换效率大幅降低)的问题，因此无法打入太阳能发电市场，而多应用于小必v的消费性电子产品市场。

不过在新一代的非晶硅多接面太阳能电池(MultijuctionCell)已经能够大幅改善纯非晶硅太阳电池的缺点，转换效率可提升到6~8%，使用寿命也获得提昇。由于发展历史相当长，目前市场上绝大多数的薄膜太阳能电池都是用非晶硅作为主要材料，而未来在具有成本低廉的优势之下，仍将是未来薄膜太阳能电池的主流之一。

微晶硅(NanocrystallineSilicon，nc-Si，也被称为MicrocrystallineSilicon，mc-Si)

微晶硅其实是非晶硅的改良材料，其结构介于非晶硅和晶体硅之间，主要是在非晶体结构中具有微小的晶体粒子，因此同时具有非晶硅容易薄膜化，製程便宜的特性，以及晶体硅吸收光谱广，且不易出现光劣化效应的优点，转换效率也较高。目前已有将a-Si和nc-Si叠层后製成的薄膜太阳能电池商品(由日本Sanyo研发成)，可镀膜在一般窗户玻璃上，透光的同时仍可发电，因此业界广泛看好将是未来非晶硅材料薄膜太阳电池的的发展主流。

CIS/CIGS(铜铟硒化物)

CIS(CopperIndiumDiselenide)或是CIGS(CopperIndiumGalliumDiselenide)都属于化合物半导体。这两种材料的吸光(光谱)范围很广，而且稳定性也相当好。转换效率方面，若是利用聚光装置的辅助，目前转换效率已经可达30%，标准环境测试下最高也已经可达到19.5%，足以媲美单晶硅太阳电池的最佳转换效率。在大面积製程上，採用软性塑胶基板的最佳转换效率也已经达到14.1%。由于稳定性和转换效率都已经相当优异，因此被视为是未来最有发展潜力的薄膜太阳能电池种类之一。目前主要的CIS薄膜太阳电池生产技术是採用溅镀法，成本较高，但是6月底时，美国硅谷的Nanosolar公