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太陽能電池發展狀況

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科技產業資訊室 (iKnow) 發表於 2006年5月26日
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一、 太陽能電池原理:
太陽能電池與一般的電池不同。太陽能電池是將太陽能轉換成電能的裝置,且不需要透過電解質來傳遞導電離子,而是改採半導體產生 PN 結來獲得電位。
   當半導體受到太陽光的照射時,大量的自由電子伴隨而生,而此電子的移動又產生了電流,也就是在 PN 結處產生電位差。因此,太陽能電池需要陽光才能運作,所以大多是將太陽能電池與蓄電池串聯,將有陽光時所產生的電能先行儲存,以供無陽光時放電使用,如附圖1。


二、太陽能電池分非晶、單晶及多晶三種:
(一)單晶矽的組成原子均按照一定的規則,週期性地排列,它的製作方法是把矽金屬(純度為 99.999999999%,11 個 9)熔融於石英坩堝中,然後把晶種插入液面,以每分鐘 2 ~ 20 轉的速率旋轉,同時以每分鐘 0.3 ~ 10 毫米的速度緩慢的往上拉引,如此即可形成一直徑 4 ~ 8 吋單晶矽碇,此製作方法稱為柴氏長晶法(Czochralski method)。用單晶矽製成的太陽電池,效率高且性能穩定,目前已廣泛應用於太空及陸地上。

(二)多晶矽的矽原子堆積方式不只一種,它是由多種不同排列方向的單晶所組成。多晶矽是以熔融的矽鑄造固化而成,因其製程簡單,所以成本較低。目前由多晶矽所製作出的太陽電池產量,已經逐漸超越單晶矽的太陽電池。

(三)非晶矽乃是指矽原子的排列非常紊亂,沒有規則可循。一般非晶矽是以電漿式化學氣相沈積法,在玻璃等基板上成長厚度約一微米左右的非晶矽薄膜。因為非晶矽對光的吸收性比矽強約 500 倍,所以只需要薄薄的一層就可以把光子的能量有效地吸收,且不需要使用昂貴的結晶矽基板,而用較便宜的玻璃、陶瓷或是金屬等基板,如此不僅可以節省大量的材料成本,也使得製作大面積的太陽電池成為可能(結晶矽太陽電池的面積受限於矽晶圓的尺寸)。

單、多晶太陽能電池較非晶太陽能電池能夠轉化多一倍以上的太陽能為電能,但單、多晶的價格比非晶的價格貴兩三倍以上,在陰天的情況下非晶體式反而與晶體式能夠收集到差不多一樣多的太陽能。所以,除非受到每單位面積產電功率的限制,否則的話,使用非晶體式太陽能電池板為更加划算的投資。

太陽能電池是利用太陽光與材料相互作用直接產生電力之一種無污染之可再生能源,尤其是太陽能電池在使用中並不會釋放包括二氧化碳在內之任何氣體,這可改善生態環境、解決地球溫室效應的問題,因此太陽能電池可望成為21世紀之重要新能源。

三、太陽能電池產業發展現況:
從市場面來看太陽能電池產業:根據工研院經資中心的調查資料,全球太陽光電產業市場蓬勃發展,近五年太陽電池年複合平均成長率達35%,太陽光電系統裝置量的成長也達30%以上,94年全球太陽能電池產值約為112億美元,而我國94年太陽能電池產值預估約為2億美元。

國內太陽電池的發展,早在1980年即已開始,當時是在能源基金的支持下,由工研院能源所進行研發工作。早期是以2”晶圓製作矽單晶太陽電池及矽多晶太陽電池,當時的效率可達11,1980年代末期,產業界透過工研院之專業人才,技轉美國Chronar公司的非晶矽技術,成立國內第一座太陽電池的生產工廠(光華開發公司)。到了2000年茂迪公司成立太陽光電事業部,正式投入太陽能電池領域,營運與銷售太陽能電池。2002年益通光能公司成立,以生產結晶矽太陽電池為主,並於2003年後半年開始量產。現在國內已有茂迪、益通光能、旺能公司、中美矽晶、綠能科技及合晶等公司投入生產太陽電池相關產品。


四、政府輔導措施:
根據太陽電池未來之發展趨勢,本局亦訂定相關輔導辦法,如在新興重要策略性產業產品項目中訂定有太陽能發電系統及其附屬設備及零組件。並針對研發新產品提供了主導性新產品或傳統工業提升競爭力計畫輔導等,協助業者研發符合市場需求之產品。


五、結語:
近年來由於原油價格高漲不下,再加上「京都議定書」對溫室氣體排放之全球性管制,促使世界各國重視各種新能源與替代性能源,亦造成太陽能工業的蓬勃發展,近五年來全球太陽電池年複合平均成長率達35,因此國內廠商在太陽能電池工業尚有很大的成長空間,而經濟部工業局也將配合時勢發展與業界共同努力,以創造台灣太陽能電池產業王國來邁進。(1650字)

承辦單位:工業局電子資訊組
聯 絡 人:鄒宗勳
聯絡電話:02-27541255#2234


 
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