薄膜型太陽能特性

(二)技術提升以降低生產成本

經由不斷研發與測詴降低生產成本為主要目的，目前主要的 CIS 薄膜太 陽電池生產技術是採用濺鍍法，成本較高，而較新技術如美國矽谷 Nanosolar 公司研發成孕 H 金屬箔為基板，以印刷的方式生產 CIGS 薄膜太陽能電池的 技術，可大幅降低生產成本。美國 Konarka 公司則以 Roll-to-Roll 技術進行塑 膠薄膜型可饒式染料敏化太陽能電池的開發。

三、製造方面 (一)省材節能

薄膜太陽能電池在濺鍍或蒸鍍時的成膜溫度在 600℃以下，相較於晶矽 太陽能電池需要以 1,000℃以上的高溫融解高純度的矽晶製程，薄膜太陽能 電池的製程所需能源量可節省 20%左右，能源回收期較矽晶太陽能電池短。

再者，除了矽膜薄用的矽用料節省外，由於 CIGS 及 CdTe 為直接能隙的材 料，吸光範圍更廣，因此用料可以更少，厚度可以做得更薄。

(二)高建廠成本

除了轉換效率造成薄膜太陽能電池無法普及外，昂貴的建廠成本，往往 也是令廠商卻步的原因。以建一座 30MW 的太陽電池工廠為例，矽晶太陽電 池的投資成本約 2~3 億元新台幣，而薄膜太陽能電池則為其成本的 5~10 倍 不等，價差之大，若非資金雄厚者無法進入。特別是在現今全球金融體系銀 根緊縮的氣氛下，廠商更難獲取充裕的資金融通。

四、產品應用方面

(一)易與載體做造型整合

薄膜電池因非使用結晶矽做基板，故不會受到晶圓尺寸大小限制，故容 易進行大面積及客製化生產。加上有些基板具有輕薄、可透光且可撓的特 色，因而增加薄膜太陽能電池造型設計的彈性空間及應用範圍，例如，可結 合商業設施、大樓及住宅，融入遮陽板、玻璃帷幕及屋頂等設計。

(二)低溫發電能力佳

相較於矽晶片需要足夠光照才能產生電能的情況，薄膜能太陽電池則較 不受日照條件影響，儘管在陰天、非直射日照或室內燈源的低溫情況下，發

電能力亦佳。因此，在特定日照條件地區，薄膜太陽能電池之全年總發電量 會大於矽晶太陽能電池。

(三)需較大安裝空間

雖然薄膜太陽能電池具有低溫發電能力佳的優點，但是轉換效率低是薄 膜太陽電池最主要的缺點。目前矽晶太陽電池模組的效率大約是 12~17%，

而矽薄膜太陽能模組卻只有約 5~8%、CIGS 及 CdTe 約可達 10%。亦即同樣 瓦數的產品，矽薄膜太陽能電池模組所需安裝的面積大約是矽晶電池的兩倍。

因此，薄膜太陽能電池安裝時必頇考量到土地面積及空間問題，若要像矽晶 太陽能電池模組裝置在土地或頂樓上的模式，則並不適用於地窄人稠的都市 地區。

表 3.4 薄膜太陽能電池之優缺點分析

項目 優點 缺點

投資效益  非具有雄厚資金能力者無法 進入，市場競爭者較少。

 產業垂直整合性高，仍有較 高毛利。

 投資成本昂貴，是矽晶電池模組的 5~10 倍。

 矽晶電池模組價格回穩，減少市場 對薄膜電池的使用誘因。

材料供應 矽用料少或是不用矽原料，不受 非晶矽價格影響。

硒、銦、碲等為稀有金屬，無法支應全 面性量產所需。

製程管理 製程數少，製程管理相對容易。 設備及技術尚未形成標準，安裝到詴車 所需時間長，過程中調校程序複雜。

轉換效率 轉換效率提升空間大，新技術研 發活動頻繁。

轉換效率偏低，所需裝置面積大。

產品應用 可用透明、可撓曲的基板及客製 化大面積生產，應用範圍廣。

大面積產品之良率及穩定性控制不易。

回收處理 回收場對碲/鎘有毒物質回收處理的可

能要求。

資料來源: 鄭淑娟，資策會 MIC[28]

目前矽晶太陽能電池產品為市場主流，傳統太陽電池以矽為原料之矽晶太陽能電 池，但因原料多晶矽價格高漲下，以玻璃、塑膠成本較低為基板且矽用量較少之矽薄 膜電池與非晶矽的化合物薄膜電池即為太陽能電池的新發展趨勢，也因碲化鎘薄膜的 環保尚待討論與化合物薄膜的發電效率問題，使矽薄膜太陽能電池躍升業界投資新寵 成為目前主流技術之一。

而薄膜太陽能電池發電效率不及傳統矽晶電池為目前最大阻礙。非晶矽成膜技術

有化學氣相沉積法、濺鍍法蒸鍍法、快速成膜技術；其中電漿式化學氣相沉積法，在 成本低之基板上形成僅有數μｍ厚度的矽薄膜，具有輕薄、省材料的優點。但相較之 下，薄膜太陽能電池材料成本雖便宜多倍，但目前技術轉換效率僅結晶矽的一半，約 7~10%左右，轉換效率技術還有待積極改善。

薄膜太陽能電池質輕相較於矽晶太陽能電池只能用硬式基板，且具可透光性、用 矽量少與低照度可發電之優點應用廣泛，其中與建築物結合成為營建建材將是現階段 趨勢，可搭配建物以不同基底如玻璃作設計成建築物結構體亦發電使用，是具有高潛 力之產品。在工銀投顧研究報告[26]中指出不同類型的薄膜太陽能電池有其最適用之 應用市場，但其本均以商業用或居住用併網型為主，而以 IEK 的研究數據顯示，2015 年薄膜太陽能電池的最大應用將是 BIPV，產值可達 32.37 億美元，佔整體薄膜太陽 能電池應用的 45%，將應用在併網型的居住、商業及工業建築上。參考如表 3.5 各類 薄膜電池之最佳應用，圖 3.11 薄膜太陽能電池各項應用產值預估。

表 3.5 各類薄膜電池之最佳應用

技術類型 最佳應用 次佳應用 潛力應用

矽薄膜 商業併網、離網應用 居住併網、特殊應用 特殊應用

碲化鎘 併網式大型設施 商業併網 居住併網、特殊應用、離

網應用

銅銦(鎵)錫 居住併網、特殊應用 商業併網、離網應用 併網式大型設施

有機染料 特殊應用 居住、商業併網 併網式大型設施、離網用 資料來源: IEK(2008/01)、工業材料雜誌(2008/03)、IBTS 整理[26]

圖 3.11 薄膜太陽能電池各項應用產值預估 資料來源:[26]