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Selective Emitter太陽能電池技術之發展現況

字体大小: - - yaqian   发表于 11-07-18 14:07     阅读(4011)   评论(0)     分类:太阳能导电胶

Selective Emitter(選擇性射極)技術為一種發展已久的高效率太陽能電池技術,由於過去傳統的矽晶太陽能電池都經過高濃度的磷擴散摻雜,導致光線被吸收後並無有效產生電,反而是以熱能形式消散掉,因此其運作原理為降低吸光面的磷摻雜程度,而加重在金屬電極下方之濃度,來達到電子傳遞低阻抗的效果,藉以提高0.6~1%的轉換效率,其中尤其對波長不到400nm的光波有更敏銳的光電效果。目前已開發之製程已可使電池達到16~18%之轉換效率。
此製程由澳洲新南威爾斯大學(UNSW)開發已久,但遲遲未能有大量量產之實績,最主要原因在於製程過於繁複,尤其是為了要在電極下方加重摻雜濃度,對於電極形成的精確度要更甚於過去的傳統電池,造成設備成本的大幅提高約20~25%,以Centrotherm為例,該公司所推出60MW之Turnkey價格高達27.8~29.2百萬美元(約9.1~9.6億台幣),因此到目前為止,除了中國大陸的南京中電光伏曾提出使用該技術量產,以及益通也曾表示要使用該技術外,並沒有許多廠商實際投入。
然而,在金融海嘯的衝擊下,由於矽薄膜的市況不良,市面上對矽晶產品的信賴度再度升高,也使眾多設備廠再度重視高效率矽晶技術。從外觀來看,Selective Emitter與傳統矽晶差距不大,可以與下游模組廠製程銜接,因此也成為設備大廠第一個量產化的標的。

觀察全球三大矽晶電池設備廠:Centrotherm,Roth & Rau與Schmid,在各自技術不斷改良下,也陸續推出Selective Emitter產線,但作法有相當大的差別(見表一)。

儘管Selective Emitter之新技術不斷推陳出新,但由於傳統的矽晶型太陽能電池發展已近十年,其產能規模已大幅增加,因此新技術是否能夠立刻撼動這個已經穩固的傳統製程,其實還有幾個面相要去觀察:

1. 設備成本的大幅增加
如前文所提,不論是哪一家設備廠所提供的新製程,價格都比原本製程貴至少15%以上,將使有興趣的廠商考慮再三,加上目前全球普遍以規模經濟方式迅速降低成本,對於此種新製程的接納程度有限。目前許多廠商傾向以現有機台再補充必要設備來開發此技術,以節省相關之成本增加。

2. 製程繁瑣,且精密度要求更高
雖然三大Turnkey設備廠皆已經努力簡化製程,但細密的局部擴散與精密的電極形成將是此技術的一大挑戰。對此,原本被視為關鍵設備的熱處理器與PECVD,在這製程中已轉為更為精密的網印與雷射刻寫,仍然有相當的技術難度,若非相當熟悉半導體製程的廠商,應很難直接跨足此新技術製程。

3. 模組封裝需要配合
對於任何一種新型矽晶太陽能電池,最大的挑戰在於下游的模組廠是否肯配合改變。對於Selective Emitter技術來說,其最大優勢在於能對於400nm波長以下的光線有敏化作用;然而,若是以現今的模組封裝結構來看,EVA封裝膜將會吸收這400nm波長以下的光能量,使得光線無法達到電池,將造成電池的浪費。因此,思考替代材料成為這新型太陽能電池是否可以發揮實際功用的重要條件,這也同時考驗模組廠是否有相當的決心冒著改變結構的風險來開發這個新產品。目前在EVA的替代材料相當多,如Dow Corning就推出以矽膠(Silicone)來取代,可以避免吸收上述光源,以達到加強模組轉換效率的效果。

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