【太陽能主題】太陽能-顏色多晶模組&雙面玻璃單晶模組
單晶太陽電池模組
目前單晶太陽電池表面處理的指標性結構為澳洲新南斯威爾大學所發表的PERL (Passivated Emitter, Rear Locally diffused) 電池,PERT (Passivated Emitter, Rear Totally diffused) 電池,及PERC (Passivated Emitter and Rear Cells) 電池,特點是表面利用蝕刻呈倒金字塔狀,並使用雙層抗反射層結構使光線的反射減低至最小以達到最大的光照量。為了移除表面金屬線,增加正面照光面積而發展IBC電池 (Interdigitated Back Contact),將正負兩極金屬接觸均移到電池片背面的技術。這不僅為使用者帶來更多有效發電面積,也有利於提升發電效率,外觀上也更加美觀。其他高效率的太陽電池有德國ISFH發展的OECO (Obliquely Evaporated COntact) 電池等,其採用FZ(B) 矽晶圓可得21.1%的效率。而目前最熱門的太陽電池為HIT結構 (Hetero-junction with Intrinsic Thin-layer) 太陽電池結合了單晶或多晶矽晶片電池的穩定性,以及薄膜太陽電池的低溫之優點,達到22-23%轉換效率,而結合的HIT-IBC太陽電池更可高達25.6%效率。
雖然業界還有許多高效率矽基異質結構 SHJ (Silicon Hetero-Junction) 的發展技術,如導入微晶矽、微晶二氧化矽、極薄100微米等製程。但目前HIT型式的太陽電池發電成本,仍然高於傳統方法的發電成本。但隨著成本逐漸降低,未來可望實現高效率與低成本的市場主流。此外,N型PERT雙面電池在近年開始備受矚目,其電池的特點是可以雙面吸收入射光線,從而提升電池模組最終發電量。以目前技術而言,N型PERT雙面電池的正面效率約為21.5%,背面效率約為19%。封裝成雙玻組件後,如果假設背面可以吸光20%,模組最終輸出功率應可達350W。
顏色多晶模組
為滿足綠建築美觀的需求,彩色太陽電池模組在BIPV (building-integrated photovoltaics) 市場擁有一股未來商機。其設計理念是單晶矽 (c-Si) 或多晶矽(mc-Si)太陽電池顏色由抗反射塗層 (ARC, anti-reflective coating) 的厚度來調配。為了吸收盡可能多的光,必須使光反射最小化。這可以通過用抗反射層ARC塗覆太陽能電池來完成。當由抗反射層的上側和下側反射的光波干涉時,即反射層的厚度是波長的1/4n時 (n為折射率),兩者可以被抵銷。另須考慮陽光包含各種不同的波長,並且入射角也在一天內變化,因此必須找到ARC的折衷厚度。
此外,反射率可以進一步藉由薄膜折射率等於上下兩層的折射率開根號而降低,因此在矽晶表面抗反射層的折射率約需小於2。通常在矽晶太陽電池中表面看到的顏色(如單晶的深灰色、多晶的深藍色)是由約65-70 nm的氮化矽SiNx:H所形成,其折射率約為1.86。氮化矽的製程通常由電漿增強化學氣相沉積(PECVD)設備進行薄膜沉積,氮化矽薄膜可以當矽表面鈍化效果和防止太陽能從表面反射的能力。通過改變抗反射塗層的厚度,可以變化不同的顏色。一般市售彩色太陽能電池大都採用 SiNx薄膜,抗反射能力在可見光調變範圍內互有強弱,對比較不明顯。如果未來採用多層膜 (Multilayers) 概念,可準確調製反射於窄波長範圍,與單層膜較寬波長分佈範圍不同。穿透可由層數調配至接近100%,顏色對比雖較明顯,但成本相對較高。
*感謝大同股份有限公司提供展具