如愁工作坊

  

太陽能發電是受人矚目的新能源，「太陽光電發電(Photovoltaic，簡稱PV)」。台灣稱為[光電],大陸叫做[光伏].
太陽能電池與一般的電池不同。
太陽能電池是將太陽能轉換成電能的裝置，且不需要透過電解質來傳遞導電離子，而是改採半導體產生 PN 結來獲得電位。
當半導體受到太陽光的照射時，大量的自由電子伴隨而生，而此電子的移動又產生了電流，也就是在 PN 結處產生電位差。
因此，太陽能電池需要陽光才能運作，所以大多是將太陽能電池與蓄電池串聯，將有陽光時所產生的電能先行儲存，以供無陽光時放電使用。
關於太陽能電池的應用有一般家庭安裝於屋頂上以加熱洗澡水或太陽能車上的動力來源。 　　

太陽能有許多優點：豐富、清潔、安全且不受任何壟斷。
它不從地球上帶走任何東西，也不會導致污染，卻默默地發出光和熱，推動生命的成長。它確實是無後顧之憂的能源。

光電的基本代表原件就是太陽能電池,當然,積體電路(IC)與LED等相關半導體也算是光電一族.
因為它們都是由半導體晶片所製成,所以太陽能電池又稱為太陽能晶片(大陸叫矽片).
然而有一種太陽能電池不是用晶片製造的,那就是非晶太陽能電池.也就是計算機上面用的那種太陽能電池,
這是一種採用薄膜技術製造半導體的產品.價格便宜,生產快,目前市場上大多數以玻璃代替晶片作為基材,
然而它的缺點是效率低,壽命短,況且效率還會老化約兩成(20%).
目前世界上有許多科學家正在研究製造新的薄膜太陽能電池,稱為:奈米技術,
不再用晶片或玻璃而改用其他物質如:聚酯類,以減輕重量,增加可彎度及降低成本,
唯,目前仍在實驗階段.
一. 太陽能電池外型特徵在這所謂的電池（Cell）並不同於我們想像的 "蓄電池"（Battery）
因為它的結構只有薄薄的一片 "矽晶片" (約0.3mm),比一張名片還要薄,也可說是一片超薄的玻璃片似的,

在這些商品化的太陽能電池中,(其實應該稱為太陽能晶片)可分為

（1）單結晶矽太陽電池Singlecrystal

（2）多結晶矽太陽電池Polycrstal

（3）非結晶矽太陽電池Amorphous等三大類.

目前最成熟的工業生產製造技術和最大的市場佔有率乃以單晶矽和非晶矽為主的光電板。
原因是：
一、單晶效率最高；
二、非晶價格最便宜，且無需封裝，生產也最快；
三、多晶的切割及下游再加工較不易，而前述兩種都較易於再切割及加工。

最近十多年，薄膜光電池 ( thin film PV )如 Culn ( Ga ) Se2，CdTe，pc-Si，
和非晶矽 ( a-Si ) 的發展迅速，光電轉換效率也快速提高。

各類太陽能電池的優點、缺點、發展方向
　
單晶矽太陽電池
發電力與電壓範圍廣，轉換效率高，使用年限長(一般保證可達20-25年)
製作成本較高 , 及製作時間冗長
1. 高效率大面積之PERL結構
2. 增加可利用的光波長範圍的新結構
3. 提昇安定性。
　
多晶矽太陽電池
製程步驟較簡單，不須使用CZ法或FZ法成長的單晶圓，故成本較單晶矽太陽電池低約便宜20%，可用於陸上電力等應用。
效率較單晶矽低，
1. 新材料的製造
2. 大面積、高效率、安定性提昇
3. 新結構
II
a-Si cell
　 非晶矽電池為目前成本最低的商業化太陽能電池，且無需封裝, 生產也最快 ，產品種類多，使用廣汎，多用於消費性電子產品，且新的應用產品不斷在開發中。
a-Si戶外設置後輸出功率減少15~20%的光劣化現象
1. 改善光劣化(安定性)
2. 低成本化
3. 採用tandem cell結構、薄層化層
4. 透明a-Si太陽電池。
　
a-Si 薄膜
a-Si薄膜太陽電池可有效解決大面積太陽電池應用所需材料不足之問題，深受各界重視。
戶外設置後輸出功率減少15~20%的光劣化現象
開發低成本薄膜技術
　
CdTe
易製作大面積薄膜且能在較便宜的玻璃與金屬基板上製作多晶薄膜
可構成hetero接面之太陽電池。
　 製作成本較高
新材料的製造
新結構
低成本化
multi-junction

二.製作技術
國內太陽能電池製造廠商將太陽能電池稱為晶片，把晶片 ( 或依設計所需要的電流進行晶片切割後 )
焊上箔條導線再將許多焊好的晶片用箔條串聯成一組，再和 EVA、tedlar 與低鐵質強化玻璃層層疊疊，
一同放入層壓機 ( laminate ) 的機台上做真空封裝，製成 module ( plane / panel )稱之為模組或稱太陽能板，
將若干太陽能板組成方陣 ( 列陣 array )，接配上過充放保護控制 ( controller ) 及深 ( 循環 ) 放電蓄電池 ( 鉛鈣 )
以及逆轉流器( inverter 直流轉變為交流 ) 合稱為太陽能電力系統，又稱太陽能發電站。

三.保存維護
太陽能電池最主要的就是轉換光能成電能的晶片部分了，而此部份也最容易破碎；
故於使用時要特別注意勿使此部份受到壓迫而破碎，造成太陽能電池的無法作用。

四.應用領域
太陽能技術的應用以自 1950 年代的太空科技移轉至一般民生商業用途，
隨者成本的降低與環保考量，太陽能電池的使用愈來愈普遍，主要應用在下列範圍。
1.家用發電系統：從 20W 至 4kW，視需要量與經濟情況而定
2.農業：灌溉及抽水等動力系統
3.交通：電動車、充電系統、道路照明系統及交通號誌
4.電訊及通訊：無線電力、無線通訊
5.備載電力：災害補救
6.小功率商品電源
7.戶外定位監視系統:電子式公車站牌
8.大功率電子發電系統
五.應用市場的發展
根據美國能源部的調查,在美國市場上1991年銷售了7千5百萬瓦的太陽能電池.
到1995年銷售了1億7千5百萬瓦,估計在公元2000年可銷售4到6億瓦的太陽能電池.
而在1991年 每瓦約10 ~20美元,到了1995年降至7 ~15美元,在公元2000年則會降為每瓦3 ~7美元.
由於封裝技術,焊接材料與加工方法及晶片上的改良,在1991年太陽能系統的壽命約5到10年.到了1995年則增加到10 ~20年,
而到公元2000年更可延長使用年限到25年以上. 於1995年僅美國市場的太陽能電池銷售額為35億美元.
由於石油 及環保(全球溫室效應)的問題,以及外交上對落後地區的援助,
使得在公元2000年後全球的太陽能電池銷售額與1995年相比,將成數倍的成長.
在台灣於2000年由政府所支出的太陽能應用預算約新台幣５億元以上(含衛星用),
其中光是推廣費用即達兩億元.因此在公元2001年後台灣的太陽能電力應用市場約達新台幣十億元以上;
其中主要應用在照明與建築物自備電力上.
目前在台灣結晶型(單晶、多晶)太陽能板50W以上層壓機(laminate)封裝品,均為進口,
每瓦零售價約台幣300元.20W~50W每瓦零售價約台幣360元.20W以下每瓦零售價約台幣400~450元.
愈小的模組製造成本愈高,所以愈小型層壓的太陽能板反而售價較貴.
太陽能電池與建築材料的結合應用,在歐美以遮陽(雨)棚為主.然而,日本住友金屬公司,
在中國大陸設廠採用泡沫水泥板與太陽能電池的結合,做為一家工廠的輕質外牆板建材,待測試完成後,
將於2000年上半年度正式上市,供應中國大陸的建築業.

六.台灣業界概述
系統安裝業:在過去一年中,台灣有許多新的太陽能光發電建設陸續完成.
可惜,有些系統因承包商屬新入行,經驗不足下仍搶者做,導致部份設施在使用中,有經常當機跳脫的現象.
致使業主誤以為: '太陽能並不好用'有鑑於此,計畫陸續整理國外成功安裝實績,導入正確施工方法,
避免有意應用太陽能光發電的業主, 受到外行廠商的矇弊,也力圖太陽光發電的產業,避免走入劣幣逐良幣的下場.
因為太陽能是一種經年累月長期應用的行業,用說謊來搶生意的方式是經營不久的,唯有用誠實認真,
實事求是的經營態度,才能在太陽能光發電的領域,永續經營.

太陽能板封裝業:台灣目前使用標準層壓機封裝結晶矽太陽能板的廠商共有三家,先後依序為:士林電機, 正懋光電, 中國電器,
因為均屬於新開張,自創品牌成品上市未達5年,封裝穩定性無法提出 年限(歷史)業績保證,
難敵國際大廠的20 ~ 25年的商品實績保證.早期如能取得知名大廠的代工實績較為有利.
另外製造非晶矽太陽能板的有:光華開發,由於(系統)市場趨勢以結晶矽為主,故該項產品推展較為不易.
其他消費性商品業:因大陸代工技術逐年提昇,且價格便宜很多,國際買家都轉移西進(從世貿展就可看出),廠商礙於競爭,也多移往大陸.

七.製造廠商
目前國內製造的廠商有：迪洋科技企業有限公司、太陽動力股份有限公司、強而青科技。
國外的部分則有：Solar Batteries(Rolls)