第一節 非晶矽薄膜太陽能電池碳排放量盤查
非晶矽薄膜太陽能電池碳足跡盤查資料來自於個案A公司，個案A公司 為非晶矽(a-Si)薄膜太陽能電池生產廠商，早期非晶矽由於光電轉換效率 較低及具有光劣化不穩定性，因此非晶矽薄膜太陽電池遲遲無法打入主流 的發電用市場，而多應用於小功率的消費性電子產品。但近年隨著二層或 多層接合太陽電池（Multi-junction Cell）技術之發展，使得單層厚度 可以降低而減緩照光後衰退的現象，因此轉換效率獲得提升。產品應用除 薄膜太陽能模組外，尚包括大面積之光電建築牆面一體(BIPV)模組與其它 各類太陽光電應用。
一、非晶矽薄膜太陽能電池製程介紹
非晶矽薄膜太陽能電池主要靠p型半導體及n型半導體的運作產生電 流，然而因單獨的p型及n型半導體薄膜，其導電度不佳且容易氧化，所以 需在外層再鍍上一層能夠與半導體薄膜形成沒有整流效應的低電阻金屬/
半導體接觸（Ohmic Contact）。同時考量到透光功能，因此照光面選擇 透光性高及導電性佳的透明導電層（TCO）來代替金屬層，以增加光捕捉 程度。
為了避免因製作順序，造成各層化學物質間的負面影響作用，非晶矽 薄膜太陽能電池有不同的結構。依光射入方向的不同，薄膜電池組成結構 可分為Superstrate及Substrate兩種結構。Superstrate先從玻璃基板下 方鍍上透明導電層開始，再依序鍍上p-i-n，最後再鍍上金屬導電層；
Substrate則先從玻璃基板上方鍍上金屬導電層，再依序鍍上n-i-p，最後 才鍍上透明導電層。
54
Substrate結構 Superstrate結構
圖19 非晶矽薄膜電池組成結構
目前矽薄膜太陽能電池多採用Superstrate結構，但可撓性的薄膜太 陽能電池則多以Substrate為主。以Superstrate結構的非晶矽太陽能電池 製程而言，第一步先在玻璃或金屬基板上生成一層透明導電層（TCO）；
第二步利用雷射將要留下凹槽的TCO薄膜剝除；第三步則以電漿輔助化學 氣相沉積法（PECVD）於TCO上鍍矽薄膜；第四步再用雷射將要留下凹槽的 矽薄膜剝除、第五步則以濺鍍進行金屬鍍膜；第六步再用雷射將要留下凹 槽金屬鍍膜剝除；最後再加上backsheet及玻璃封裝即可完成模組。
非晶矽薄膜太陽能電池之製程，主要是在TCO玻璃基板上，利用PECVD 及Sputter機台分別鍍上 amorphous Si膜及metal 金屬膜所組成，依電路 設計需求，在各層分別採用Laser進行Cell及pattern切割、清洗、模組封 裝等不同操作，經由數十道步驟、費時一至二天後始完成。其中主要光反 應發電層(amorphous Si)採用化學電漿氣相沉積 (PECVD)鍍膜之製造，其 化學反應式如下:
SiH4 → Si(S)+2H2(g) (式1) SiH4 + B2H6 + CH4 → SiC(BH3)2+ 4H2(g) (式2) 2SiH4 + 2PH3 → 2Si(PH2) + 5H2(g) (式3)
光線 光線
55
圖20 非晶矽薄膜太陽能電池之製造流程
非晶矽薄膜太陽能電池採用類似 TFT-LCD或半導體廠之相關製造技術，
工廠所使用原料、產品及排放物如下：
(一)使用原料：玻璃基板、EVA、BS、鋁材、SiH4、PH3、H2、B2H6、 CH4、鈦靶材等。
Laser 刻號/劃線
Substrate 清洗 玻璃清洗
56
(二)主要產品：非晶矽薄膜太陽能電池。
(三)排放物 : 廢玻璃、廢水、廢氣、飛灰、金屬廢料、廢鋁框等。
二、個案 A 公司產品碳足跡盤查 (一)碳足跡盤查方法與依據
個案A公司產品碳足跡盤查方法係以「產品生命週期(LCA)」方式進 行「含scope 3之ISO 14064‐1盤查」，盤查方法主要依據ISO14064-1、
BSI-PAS2050、環保署-產品與服務碳足跡計算指引等。
(二)產品碳排放量盤查流程
個案 A 公司產品碳排放量盤查流程、執行項目及廠商協助配合相關 事宜，如表 11 所示:
表 11 產品碳排放量盤查流程規劃一覽表
流 程 執行項目 請 A 公司協助提供相關資料或數據 產品組成比例 玻璃 % 其它 % ……(列出太陽能電池中
各項材料之量≥產品重量 1%的部份)
碳平衡資訊流 太陽能電池生命週期能源流、物質流普查，可參 考資料:
1.製程/品保流程圖或事業廢棄物清除處理計畫 書，用於填寫製造流程圖。
2.製程工時記錄或標準工時，用於填寫資料期間 3.電費單、水費單、物品購買/領用單據，用於
填寫各項目的使用量。
4.BOM(原物料清單)及包裝圖，用於填寫主要原 料、輔助原料及包裝的物種名稱。
5.使用原物料的材質承認書或 MSDS(物質安全資 料表)，用於填寫主要原料、輔助原料及包裝的 物種組成成分。
(續)
57
表 11 產品碳排放量盤查流程規劃一覽表
流 程 執行項目 請 A 公司協助提供相關資料或數據 6.廢水及廢氣申報文件，或國內環保署國家溫室 氣體登錄平台所填寫的排放量文件，用於溫室氣 體、廢氣與廢水的排放。
界定範疇 B2B(企業對企業)或 B2C(企業對消費者)是否牽 涉到運輸、使用及棄置
流程地圖 繪製製程關聯圖 原料→產品
目標：鑑別太陽能電池之所有物流、活動、及製 程等，以了解 產品全生命週期溫室氣體的 貢獻量
盤查範疇 界定邊界與優先 順序
範疇一：指溫室氣體的直接排放，針對直接 來自 於生產工廠所擁有或所控制的排放 源，如工廠煙囪、製程、通風設備及組 織所擁有/控制的固定燃燒源、製程 (ex.PFCs 從光電業之乾式蝕刻或化學 氣相沈積製程反應室所排放)及交通工 具的排放。
範疇二：指能源使用間接排放，外購電力、蒸氣 之間接排放。
範疇三：其它間接排放源，由企業組織活動所產 生之溫室氣體排放，非屬能源間接溫室 氣體排放，而係來自其它企業組織所擁 有或控制的溫室氣體排放來源。
數據收集 活動數據 排放因子
活動數據: 太陽能電池產品生命週期中所有物 質與能源數量
排放因子:將活動內容進行溫室氣體排放量轉換 計算
(續)
58 生命週期評估軟體(Simapro、Doitpro)計算 數據資料品質屬性，分為下列 4 種：
59
60
圖 21 個案 A 公司營運邊界範疇示意圖
各種排放源溫室氣體排放量之計算主要採用「排放係數法」，算式如下：
1.使用量或產生量（活動數據） × 排放係數 ×全球暖化潛勢係數(IPCC 1995)= CO2當量數。
2.各種溫室氣體之排放依來源不同，將單位化為公噸之重量或公秉之體積 單位。
3.各種不同的發生源，依「溫室氣體盤查工具」所提供之排放係數及計算 方法。
4.選擇排放係數後，計算出之數值再依 IPCC 於 1995 年第二次公告之各種 溫室氣體之全球暖化潛勢 GWP，將所有之計算結果轉換為 CO2e（二氧化碳 當量值），單位為公噸/年。
範疇一：直接排放
緊急發電機（柴油）
BURN BOX 天然氣)
用電設施（電力）
滅火器（二氧化碳）
化糞池 冰水主機（冷媒）
冰箱（冷媒）
主要原料
廢棄物處理 CO2、CH4、N2O CO2 CH4、N2O HFCs
CO2、CH4、N2O PECVD（甲烷）
交通工具（汽、柴油）
堆高機（柴油）
台電公司
範疇二：間接排放 範疇三：其他間接排放 CO2、CH4、N2O 組織邊界
CH4、CO2
61
由於排放係數是將每單位能源或燃料使用量換算成相當於多少溫室 氣體排放之重要依據，一般排放係數可分成：自廠發展係數、同業使用係 數、設備提供係數、區域公告排放係數、國家公告排放係數及國際公告排 放係數等六類，使用者應採目前實際可行最高準確等級之量化方法，以準 確地估算排放量。各種溫室氣體排放源之排放係數：其中燃料預設係數現 階段主要採用IPCC 2006年版本，電力係數則採用經濟部能源局每年公告 數值。
在完成活動數據蒐集及排放係數選擇等步驟後，使用者應計算各排放 源所產生之每種溫室氣體排放量。由於其它五種氣體因其溫室效應對氣候 衝擊程度的不同，因此需要利用全球暖化潛勢（global warming potential，
簡稱GWP）轉換成二氧化碳當量公噸（CO2e）。溫室氣體排放量紀錄於清冊 上時，則應以公噸為計算單位，統一採小數點以下二位數展現，或科學記 號小數點以下二位數展現，排放當量則以小數點以下二位數當量值呈現 之。
各溫室氣體排放源排放係數採用之情形，分述如下:
1. 燃料(柴油、車用汽油、天然氣)排放係數由來:
目前國內並無任何能源供應商或廠商進行排放係數之相關研發工作，
故能源之排放係數來源係以 IPCC 公告為主。由於 IPCC 之原始排放係數皆 是以熱值為表示單位，但一般在計算燃料使用量時，皆是以容積為單位，
因此需將 IPCC 之原始排放係數轉換為計算時適用之單位。
原始係數：C排放係數×碳氧化因子×(44/12)× 1000，碳氧化因子=1 單位轉換：CO2原始係數 × 4186.8 × 10-9 × 10-3
建議排放係數：單位轉換之排放係數 × 我國熱值
62
×1000(l/m3)×44/22.4
PECVD 為封閉系統，故廢氣補集系統補集率為 100%，燃燒設備效率假設為 99%，則 CH4排放係數＝CH4使用量(m3)×0.0196(Kg CO2/m3 CH4)
63 0.623KgCO2e/KWh，工研院以台灣用電配比輸入 Simapro 所得，每度電為約 為 0.81KgCO2e/KWh。
6.鋁材排放係數由來:
對位於台灣境內之程序，可使用台灣本土通用數據，或是來自政府之 商業、工業與能源主管單位之數據。而對位於其他區域(例如歐洲)具備可 信度性更高之通用數據時，應使用此種其他來源之數據。本研究有關鋁材 之排放係數係採用歐洲鋁製品協會 (European Aluminium Association，EAA) 所公告之生命週期盤查資料。
64
表 16 鋁材之排放係數
Year 2005
Main inputs(kg) Total Direct
process Auxiliary Electricity Thermal
Energy Transport
Bauxite 4272 4259 13 0 0 0
Energy sources
Crude oil 762 285.7 14.2 99.4 343.2 19.5 Hard coal 892 110.2 35.0 738.2 8.1 0.4 Brown coal 756 6.6 69.4 675.8 3.8 0.3 Natural gas 650 28.8 24.2 404.7 190.8 1.5
Main outputs(kg)
Emission to air
CO2 8566 1804 353 4584 1758 68
Product description
Year CO2 Emission intensity(tonCO2e/ton)
Fuels Electricity Process Total Aggregated
data for all product
2005 0.53 0.09 0.19 0.81 2006 0.53 0.08 0.19 0.80 2007 0.53 0.08 0.19 0.80
資料來源: NSG(2010)
8.EVA(乙烯-醋酸乙烯脂，Ethylene-Vinyl Acetate)排放係數由來:取自 Simapro7.0 之 Ethylene(ETHS) output data
9.熱可塑塑膠(丁二烯-苯乙烯，Butadiene Styrene)排放係數由來: 取自 Simapro7.0 之 PS(HIPS) output data
65
本研究各排放係數彙整如表 21 排放係數管理表。
在完成活動數據蒐集及排放係數選擇等步驟後，接著應計算各排放源 所產生之每種溫室氣體排放量。由於其它五種氣體因其溫室效應對氣候衝 擊程度的不同，因此需要利用全球暖化潛勢（global warming potential，
簡稱GWP）轉換成二氧化碳當量公噸（CO2e）。
資料來源：IPCC(1995)
66
本研究盤查結果，彙整成 A 公司之排放清冊如表 22。由表中可獲得以 下盤查結果資訊:
1.個案 A 公司總碳排放量為 9493.11 公噸 CO2e
1.個案 A 公司總碳排放量為 9493.11 公噸 CO2e