第一章 緒論
1.3 太陽能電池種類
1.3.3 化合物半導體太陽能電池
化合物半導體以週期表中ⅢA 族元素與ⅤA 族元素所構成，如砷化 鎵；或者是ⅡB 族元素與ⅥA 族元素所組成，如硫化鎘、碲化鎘。前面 所述的矽太陽能電池主要用作民生，而砷化鎵（GaAs）型的化合物半導 體太陽能電池則是多用作太空用途，其效率是目前太陽能電池中最高 者，可達25~30%，但成本也最高。另外硫化鎘（CdS）、碲化鎘（CdTe）
可作成薄膜形式的太陽能電池，但效率及穩定性皆不佳，且汙染性高，
市場佔有率並不高約略9.8%。
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1.3.3.1 III-V 族化合物太陽能電池
所謂III-V族化合物半導體太陽能電池，是指使用化學元素週期表中 第III族與第V族的半導體做為太陽能電池的材料，圖1.4顯示元素週期表 中的II~VI族的元素。III-V族化合物半導體太陽能電池與矽製太陽能電池 相比，擁有可調整吸收波長、光吸收係數大、耐輻射線、溫度敏感性低、
適合薄膜化、適合聚光式以及高轉換效率等優點，但是缺點就是單價昂 貴且製造較困難。隨著不同元素，常會有晶體的晶格常數越小，半導體 能隙就越大的特性。因此這些III−V族元素所組成的三元或四元材料，就 可以藉由調整材料中的元素成分比例來達到所需的能隙大小或晶格大小
，電子傳遞方式如圖1.5所示[22]。
III-V族化合物半導體太陽能電池若是使用單一接面式的結構，理論 上其轉換效率最高約可達到27%，但若使用多接面式(multi-junction)的 結構，轉換效率還能更高。目前III-V族化合物半導體電池大致可以分為 砷化鎵型(GaAs-based)、氮化鎵(GaN-based)、磷化銦型(InP-based)與多 量子型(multi-quantum well-based)等四種類型，各有其特點。此類太陽 能電池大部分是使用有機金屬氣相沉積法與分子束磊晶法製造，可以選 用的基板材料為玻璃材料、矽半導體材料、以及化合物半導體材料等。
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圖1. 4 元素週期表中的 II~VI 族的元素
圖1. 5 III-V 族半導體太陽能電池電子傳遞方式
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1.3.3.2 II-VI 族化合物太陽能電池
II-VI族化合物半導體太陽能電池是使用化學元素週期表中第II族與 第VI 族的半導體當做材料。它主要是應用是在薄膜型太陽能電池，包 含有硫化鎘(CdS)、碲化鎘(CdTe)、鎘鋅碲化物(Cd1-xZnxTe)、銅銦硒 (CuInSe2；CIS)以及銅銦鎵硒(CuInGaSe2；CIGS)，其中的碲化鎘系列 是發展歷史最久且商業化最成功的薄膜型太陽能電池。一般碲化鎘系列 的薄膜太陽能電池，是使用碲化鎘與硫化鎘所形成的異質結構，當中的 碲化鎘能隙約為1.44~1.45 eV，硫化鎘則為2.4 eV。此系列的特點為材料 是直接能隙、能隙大小適當以及吸收係數高，其理論上轉換效率可以達 到30%附近，而目前實際上達到的轉換效率為10~15%。
II-VI 族化合物半導體太陽能電池主要是用玻璃材料、陶瓷材料與 金屬薄片材料當做基板，製作成多晶的薄膜，且大部分是使用濺鍍法、
真空蒸鍍法、網版印刷法與高溫燒結法來製造。此類太陽能電池的優點 為安定性高、光吸收係數大，目前轉換效率可達8~20%，由於模組成生 產容易，因此近年商業化的動作亦相當積極，CdTe / glass已應用於大面 積屋頂建材。
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