︿
Top

《關鍵地圖》太陽光電之技術路徑圖

瀏覽次數:1367| 歡迎推文: facebook twitter wechat twitter twitter

科技產業資訊室 (iKnow) - David 發表於 2008年4月14日

技術路徑圖(Technology Roadmap)為表徵一技術演進之重要圖表。一個好的技術道路圖除可引導產業發展者聚焦需突破領域外,對於未來技術趨勢預測與替代性技術的演進推估也扮演關鍵角色。

圖一為美國能源局國家再生能源研究室(National Renewable Energy Laboratory)所繪製與整理之太陽光電技術道路圖。此道路圖橫軸為年代,縱軸為不同太陽光電材料轉換效率。根據此道路圖分類,太陽光電材料可分為五類,如表一所示,包括多介面、單介面、結晶矽、薄膜技術與新興技術等。

表一、太陽光電材料分類

主分類

次分類

價格(Cell US$/W)

Crystalline Si Cells
(結晶矽)

Single Crystal (單晶)

2.5-3.5

Multicrystalline (多晶)

2-3

Thick Si Film

 

Multijunction Concentrators

GaInP/GaAs/Ge
(多介面)

Three-junction

1000-2000

Two-junction

 

Single-Junction GaAs
(砷化鎵)
(單介面)

Single Crystal(單晶)

 

Concentrator

 

Thin Film

 

Thin Film Technologies
(薄膜技術)

Cu(In, Ga)Se2 (I-II-VI)

2-3

CdTe(II-VI)

 

Amorphous Si:H (非晶矽)

2-3

Nano-, micro-, Poly-Si (微晶矽)

 

Multijunction Polycrystalline
(多晶)

 

Emerging PV
(新興技術)

Dye-Sensitized cells (有機染料)

 

Organic cells

 

Source: NREL,IEK,科技政策研究與資訊中心—科技產業資訊室,2008/04。

一般而言,區別太陽光電技術亦可以不同世代論。例如,第一代太陽光電技術即是以矽晶圓為主的太陽光電材料,包括單晶、多晶或單晶/非晶混合型等。第一代技術為現階段主流技術,有超過八成以上市場為以矽晶圓材料。由圖一道路圖亦可看出,多晶矽轉換效率約在20%左右,而單晶矽可高達24%-27%。

第二代太陽光電技術是包括多介面、單介面與薄膜技術等三類,其中由於多介面生產成本過高,因此僅用於太空工業。薄膜技術包括II-VI族CdTe、I-II-VI族CuInSe2、非晶矽與微晶矽等。由圖一可以看出,非晶矽轉換效率約在12.1%,CdTe在16.5%,CuInSe2為19.9%,微晶矽最近才開始突破性發展,效率也已與CdTe接近。

 

 

圖一、1975-2010年太陽光電技術路徑圖

 
Source: National Renewable Energy Laboratory (USA), 2008/04.
 

第三代太陽光電技術為新興技術,包括有機染料,量子井與奈米管等。由於相關技術均處於技術發展初期,因此,成本與效益比尚無法與前兩代技術抗衡。需要說明,圖一所列主要效率為實驗室所進行之測試,實際到生產線量產時整體效率會再下降,因此實際比較時應採用每一廠商最後量產後之轉換效率。

除了生產效率外,生產成本也是不同世代太陽光電技術能否順利產業化重點,表一列出主要材料不同模組之成本。從各種太陽光電技術來看,技術不同,整體系統(System)與模組(Module)成本結構就會產生極大差異。其中以單晶與多晶太陽光電系統而言,模組成本約為系統價格之65%,而矽基板(Cell)又占模組約45%。因此,整個太陽能系統價格約為矽基板價格3.5倍。若以表一矽基板3 US$/W計,太陽光電系統建置成本為10.5 US$/W。換算後,1 kW太陽光電系統建置成本就要超過30萬新台幣。

在文【為何太陽能電池這麼熱門?(二)】中,我們曾以投資20年之太陽光電系統投資效益圖進行分析,以現有各國電力成本論,必須將現有成本至少再降10%才會有競爭力。這也說明,不論是成本與轉換效率,太陽光電技術還有許多待突破處。(1098字;表1;圖1)


 
歡迎來粉絲團按讚!
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
【聲明】
1.科技產業資訊室刊載此文不代表同意其說法或描述,僅為提供更多訊息,也不構成任何投資建議。
2.著作權所有,非經本網站書面授權同意不得將本文以任何形式修改、複製、儲存、傳播或轉載,本中心保留一切法律追訴權利。