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高穩定性及高效率矽薄膜太陽能電池

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Academic year: 2021

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圖  1 太陽能電池分類圖。  太陽能電池種類  半導體材料 電池轉換效率 模組轉換效率  矽  結晶矽  單晶矽  15~20%  14~18% 多晶矽  12~17%  10~16%  非晶矽  a-Si, a-SiC  8~13%  6~9%  化合物半導體  III-V 族  GaAs  18~35%  II-VI 族  CdS、CdTe 10~14%  有機物  TiO2/Dye  7~11%  4~8%  表  2 在標準太陽光模擬器照射下各材料太陽能電池的分類及其效率表。
圖 2 結晶矽與薄膜太陽能電池市場佔有率。  1.3 矽薄膜太陽能電池的動機與優勢  近幾年來,上游多晶矽材料缺乏,導致整體產業鏈價格飛漲的情形,可看出 矽晶圓太陽能電池所面臨的最大問題乃是材料成本太高。一方面是因為多晶矽原 料雖然是一般的矽砂(SiO 2 ),但是純化過程中需要規模龐大的廠房,耗費大量的 能源才能辦到,因此單位成本並不便宜,生產上也無法快速因應需要增加產能; 另一方面,由於物理性質的限制,目前用矽晶圓製造太陽能電池目前最少也要 200μm 的厚度,因此在製造大面積發電模組時對矽原料的用量也
表 3 各個矽薄膜太陽能電池在可撓式基板上的效率
圖  3 氫原子的存在有助於移除非晶矽結構裡的懸浮鍵。  一般製作氫化非晶矽薄膜所使用的氣體主要為矽烷(SiH 4 )和氫氣,氫化非晶 矽薄膜的沉積主要是來自於這兩種氣體的分解和電離。利用加強型電漿化學氣相 沉積系統來成長氫化非晶矽薄膜,其沉積的過程如下:  1
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