非 晶 晶 矽 矽 太 太 陽 陽 能 能 電 電 池

非

非 晶 晶 矽 矽 太 太 陽 陽 能 能 電 電 非

非 晶 晶 矽 矽 太 太 陽 陽 能 能 電 電 池

池 介 介 紹 紹

授課教師：吳知易 博士

單晶矽的、非晶矽的、以及多 單晶矽的、非晶矽的、以及多 晶矽的結晶結構示意圖

非晶矽太陽能電池，是指矽原子的堆積 非晶矽太陽能電池，是指矽原子的堆積 方式是紊亂的，而沒有一定的規則性以 及週期性排列

及週期性排列。

單晶矽 非晶矽 多晶矽

概 論 概 論

非晶太陽電池的歷史始至1970年代初，以plasma CVD法

，將SiH

₄

以SiH

₄

p

故本節沿用a-Si:H，簡稱a-Si。

非晶矽太陽能電池基本結構 非晶矽太陽能電池基本結構

抗反射薄膜層

抗反射薄膜層 玻璃基板 透明導電薄膜層

-Si :H

玻璃基板



透明導電薄膜層 p型-Si

i^型-Si

-Si : H

 _

p型-Si i型-Si n型-Si p^型-SiGe

-Si :H



-SiGe :H



 p^型-SiGe i型-SiGe n型-SiGe

n型-Si

-SiGe :H



p型-Si i型-Si

-Si :H



背面反射層 Ag/ Al 電極

n型-Si 背面反射層

Ag/ Al 電極

 (a) 兩層式

 (b) 三層式

兩層式或三層式非晶矽太陽能電池元件的基本結構示意圖

史坦伯 - 勞斯基效應 (Staebler-Wronski Effect, SWE)

，又稱之為光輻射性能衰退效應 (Photonic Radiation又稱之為光輻射性能衰退效應 (Photonic Radiation

Degradation)：

太陽光照射之後的短時間之內，其光電轉換的性能 將會大幅地衰退，而其衰退的程度約為

將會大幅地衰退 而其衰退的程度約為

10.0%30.0%

1.0 1.2

DB

0.6 0.8

0 2 0.4

V (initial 0.827 V)oc  J (initial 16.5 mA cm)cs  F.F. (initial 0.703) Eff. (initial 9.6%)

DB

0.1 1.0 10.0 100.0

0.0

0.2 Eff. (initial 9.6%)

光浴化時間 (Light Soak Time, hours)

Si：H：

DB：懸吊鍵

( g )

史坦伯 - 勞斯基效應以及懸吊鍵的示意圖

解決光輻射性能衰退效應所造成的負面作用 一般是使用 解決光輻射性能衰退效應所造成的負面作用，一般是使用 多層堆疊排列方式，來形成多層式薄膜太陽能電池元件。

此外，也有使用光浴化處理 (Light Soaking) 以及150C的 熱處理 以使非晶矽薄膜太陽能電池的轉換效率 回復到 熱處理，以使非晶矽薄膜太陽能電池的轉換效率，回復到 一穩定的數值。此種光輻射性能衰退效應以及轉換效率回 復現象，是可以重覆性地可逆的；

非晶矽之製備與物性 非晶矽之製備與物性 非晶矽之製備與物性 非晶矽之製備與物性

薄膜製備法 1. 薄膜製備法

a-Si及其合金材料是以plasma CVD，熱 p

CVD，反應性濺鍍法或光CVD法等氣相合成法

來製備薄膜。太陽電池用a-Si，目前以plasma p

CVD法製備，故先對此製作法加以說明，其次

為光CVD法，Doping技術等。 p g

法 Plasma CVD 法

Plasma CVD法 法

如左圖所示生成SiHx(x≦3) 如左圖所示生成SiHx(x≦3) 反應種(中性及離子性)。這 些反應種以擴散到達100 些反應種以擴散到達100~

300

C

形成 Si薄膜

，形成a-Si薄膜。

非晶矽太陽能電池的模組製程技術

防逆流二極體

充電控制電路 量測電路 電壓安定電路

太陽能電池及模組

二次電池蓄電次系統

太陽能電池及其模組，連接一個防逆二極體元件的等效電路示意圖 二次電池蓄電次系統

太陽能電池及其模組，連接一個防逆二極體元件的等效電路示意圖

非晶矽太陽能電池的模組製程技術

(1) 填充材 (2) 太陽能電池胞

填充材

太陽能電池晶胞

(1) 填充材 (2) 太陽能電池胞

前面或正面玻璃

(3) 配線 (4) 樹脂填充背面保護

配線

背面保護板

透明樹脂

一般太陽能電 池模組的製作

(5) 金屬框盒組立 (6) 模組完成

流程示意圖

金屬線

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