太阳能电池现阶段主流技术分析.doc

太陽能電池現階段主流技術分析產業分類：電子零組件及材料產出單位：工研院IEK作者：康志堅日期：2008/07/30目前業界在太陽能電池之技術發展重點在於現有製程改良與高效率新結構，前者如BSF結構、Shallow Junction、Selective Emitter等技術，後者許多廠商均提出新結構太陽能電池，如Sanyo之HIT結構電池、Sunpower之Back Contacted背電極結構技術，提高太陽能電池的效率在太陽光電產業是相當重要的課題，一般太陽能電池效率提升1%，成本可下降7%，其對於降低成本的效果相當顯著，在實驗室裡往往可以製作出效率高出一般商用化產品高出甚多之電池，但是往往因製程過於複雜使得不符合成本效益，因此如何以不會太複雜的製程而能使太陽能電池的效率得以提升，是各家廠商積極努力的課題。目前業界主要的做法可從下列幾個方向著手： 減少電極的表面積，以增加入射太陽光照射的面積。將表面製成金字塔型的組織（Pyramid Texture）結構，並加入抗反射層，以減少光的反射量。將金屬電極埋入基板中，以減少串聯電阻。點接觸式太陽電池（Point Contact Cells），此電池的特點為電極均做在同一面，如此可增加入射光的面積，且易於焊線。將太陽電池製成串疊型電池（Tandem Cell），把兩個或兩個以上的元件堆疊起來，能夠吸收較高能量光譜的電池放在上層，吸收較低能量光譜的電池放在下層，透過不同材料的電池將光子的能量層層吸收。在高效率新結構方面，目前全球業界最有名的例子為美國SunPower雙面指叉背接觸（Bifacial Interdigitated Back-contact）的太陽電池以及Sanyo HIT（Heterojunction with Intrinsic Thin Layer）型電池，以下作簡要介紹。圖1Sunpower太陽能電池結構美國SunPower的雙面指叉背接觸（Bifacial Interdigitated Back-contact）太陽電池其特色在於P、N電極均在背面配置，而正面無電極，不同於一般太陽能電池正面有電極，以此增加了入射光線的數量。將背面電極形成的n-型和p-型擴散層間隔從原來的2mm改為了1mm，減少擴散層間隔使載子達到電極的距離縮短，進而提高了轉換效率達到22.4%。除SunPower 外，另有多家廠商也積極投入背接觸型太陽電池，日本京瓷（Kyocera）則為其中之一。Kyocera採用高品質少雜質之多晶矽晶圓，另外減少電極線寬，增大受光面積，並且將粗線（Bus Bar）從2根增加至3根以降低電阻、提高電極接觸性能，2006年利用背接觸型結構達到18.5%的效率。圖2Sanyo HIT太陽能電池結構Sanyo提出HIT（Heterojunction with Intrinsic Thin Layer）型電池，發表了在n-型矽晶片的兩面鍍上非晶矽薄膜（一面為i/p，另一面為i/n 作為背面場效），形成矽晶與非晶矽多層複合結構的太陽能電池，因為晶矽與非晶矽對於太陽光譜的吸收區域不同，兩者結合在一起，可以提高太陽光譜的吸收比例，而使電池效率增加，目前Sanyo HIT之太陽能電池效率以達到22.3%。以上結構均為該公司之專利，對於國內廠商而言，欲參考此概念設計，以提升太陽電池的效率，必須要作迴避設計，以免侵犯該公司之專利，目前國內