硅材料價(jià)格居高不下 臺灣業(yè)者積極開發(fā)替代材料

【導(dǎo)讀】硅晶原料價(jià)格居高不下，為避免過度依賴硅晶材料產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)，薄膜太陽能使用的材料五花八門，也因此發(fā)展出與硅晶太陽能截然不同的多面向，大致上可分為硅薄膜（a-Si/mc-Si）、化合物半導(dǎo)體薄膜（CdTe/CIS/CIGS）和其它等3大類，其中的硅薄膜由于材料取得容易，且相對環(huán)保安全，為目前臺灣薄膜太陽能的主流，投入廠商包括綠能、聯(lián)相、宇通、旭能、奇美能源、富陽、大億光能等。       硅晶原料價(jià)格居高不下，為避免過度依賴硅晶材料產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)，薄膜太陽能使用的材料五花八門，也因此發(fā)展出與硅晶太陽能截然不同的多面向，大致上可分為硅薄膜（a-Si/mc-Si）、化合物半導(dǎo)體薄膜（CdTe/CIS/CIGS）和其它等3大類，其中的硅薄膜由于材料取得容易，且相對環(huán)保安全，為目前臺灣薄膜太陽能的主流，投入廠商包括綠能、聯(lián)相、宇通、旭能、奇美能源、富陽、大億光能等。
      據(jù)了解，硅薄膜太陽能電池最早商業(yè)化，又分為非晶硅和微晶硅，由于采玻璃基板，沒有硅晶缺料問題，同時(shí)兼具模塊成本和耗能都較低的優(yōu)點(diǎn)，加上大尺寸的應(yīng)用以及高透光性能直接應(yīng)用在建筑物上，但其缺點(diǎn)則是效率低。
      相較硅晶太陽能電池平均 15%的量產(chǎn)轉(zhuǎn)換效率，以綠能投入的8.5代非晶硅薄膜電池目前只有6%，將以 7%為目標(biāo)，轉(zhuǎn)換效率只有硅晶太陽能電池一半左右，不過，更新的堆棧式（tandem junction）硅薄膜將能使轉(zhuǎn)換效率提高到8.5-11%，同時(shí)長時(shí)間的衰減問題較小，或許考慮到堆棧式硅薄膜的發(fā)展，綠能在硅薄膜產(chǎn)能的擴(kuò)充腳步相對保守。
      看好硅薄膜太陽能電池發(fā)展，要夠快夠大，臺灣薄膜太陽能廠多采取先量產(chǎn)搶占市場的策略，產(chǎn)品朝透光、外型等多樣性發(fā)展，再積極切入堆棧式硅薄膜；聯(lián)相光電總經(jīng)理王修銘就曾指出，聯(lián)相的薄膜產(chǎn)品除追求更好的透光性，在搭配建筑物的應(yīng)用上也講究美觀，而益通轉(zhuǎn)投資的宇通光能，則是直接投入堆棧式微晶硅薄膜量產(chǎn)技術(shù)，第一條60MW產(chǎn)線轉(zhuǎn)換效率達(dá)8.5%。
      因?yàn)檗D(zhuǎn)換效率問題的考慮，化合物半導(dǎo)體型的碲化鎘（CdTe）和銅銦硒（CIS/CIGS）成為太陽能業(yè)者追捧的材料族群，轉(zhuǎn)換效率約在10-18%之間，接近硅晶太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率水平，同時(shí)完全替代硅材料，成本相對較低。
      美國第一太陽能（FSLR-US）是最為人熟知的碲化鎘薄膜太陽能電池廠商，目前轉(zhuǎn)換效率約9-10%，最高可達(dá)16%，成本約每瓦1.1美元。
      不過，碲化鎘薄膜電池如果快速規(guī)模發(fā)展，同樣會面臨材料短缺的疑慮，畢竟碲元素相當(dāng)貧乏；此外，這種電池大量使用劇毒元素鎘，也會成為未來發(fā)展的限制因素，據(jù)了解，盡管碲化鎘化學(xué)性質(zhì)相對穩(wěn)定，若遭受劇烈撞擊、焚燒、雷擊等特殊情況，仍有安全疑慮，臺灣業(yè)者也不予青睞。
      更高轉(zhuǎn)換效率的銅銦硒化物（CIS/CIGS）成為臺灣薄膜太陽能電池業(yè)者的考慮方向，包括亞化、川飛和新能光電都選擇投入CIGS薄膜太陽能電池；新能光電董事長張錦龍表示，目前新能的CIGS薄膜電池轉(zhuǎn)換效率8%，預(yù)計(jì) 7個(gè)月后可達(dá)10%，1年半后達(dá)12%。
      據(jù)了解，CIS/CIGS（銅銦硒化物）吸光范圍廣，且穩(wěn)定性高，轉(zhuǎn)換效率若利用聚光裝置的輔助，實(shí)驗(yàn)室可達(dá)30%，標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境測試下也可達(dá)到19.5%，媲美單晶太陽能電池，采軟性塑料基板的大面積制程，最佳轉(zhuǎn)換效率也能達(dá)到 14%以上，不過，產(chǎn)品良率較低，使得成本相較其它薄膜電池高，所以發(fā)展較慢。已知投入大廠如德國Wurth Solar、美國NanoSolar、日本Honda等。
      除了硅薄膜和化合物半導(dǎo)體薄膜，太陽能業(yè)者也持續(xù)發(fā)展其它材料薄膜電池，例如色素敏化染料薄膜電池以及有機(jī)導(dǎo)電高分子等。據(jù)工研院數(shù)據(jù)顯示，染料敏化太陽能電池成本約硅晶太陽能電池的10-20%，結(jié)合染料和奈米結(jié)構(gòu)電極，不但可作為室內(nèi)光源發(fā)電，也不受日照角度影響，缺點(diǎn)則是轉(zhuǎn)換效率低，約4-8%。
      臺灣目前已有永光和福盈投入染料敏化薄膜電池的材料生產(chǎn)，不過目前尚未進(jìn)入商業(yè)生產(chǎn)階段，以工研院目前研發(fā)的染料敏化薄膜電池，轉(zhuǎn)換效率約6%，預(yù)估3-5年內(nèi)就可商業(yè)化。