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新型能源材料-太陽能電池板

太陽能電池系一種利用太陽光直接發電的光電半導體薄片, 它祇要一照到光, 瞬間就可輸出電壓及電流. 而此種太陽能光電池(Solar cell)簡稱為太陽能電池,或太陽電池(在臺灣的早期翻譯書籍上直接引用日文中的漢字,其實不是battery而是cell), 又可稱為太陽能芯片. 在中國大陸稱為硅芯片,因為中文"硅"是 硅的古字, 硅為現代譯音字. 在物理學上稱為 光生伏打(Photovoltaic),簡稱PV(photo=light光線,voltaics=electricity電力).
 
太陽能電池的發電能源來自于光的波長,太陽光是一種全域波長, 而白熾燈的波長與日光燈的波長不同, 太陽能電池以陽 光或白熾燈之波長為較適用, 而太陽能電子計算器上的太陽能電池是屬于 "室內型的非晶" 如果長期拿到戶外曝曬,且串并聯為較大電壓及電流時,將導致其內部連結組織燒斷而損壞,這是過去有人因錯用材料(以為太陽能電池只有一種), 卻誤以為所有的太陽能電池都不實用的原因.
 
• 太陽能電池的材料認識與效能轉換
 
• 硅(silicon)為目前通用的太陽能電池之原料代表, 而在市場上又區分為:
 
• 1.單結晶硅:single crystal silicon
 
• 2.多結晶硅:multi crystalline silicon
 
• 3.非結晶硅
 
• 而目 前市場應用上大多為單晶硅及非晶硅兩大類, 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, 而前述兩種都較易于再切割及加工.
 
• 芯片制作過程:
 
• 拉晶:主原料為二氧化硅, 在拉晶爐中成長成晶柱.
 
• 修角:早期制造太陽能電池的晶柱因無修角, 直接將圓晶柱切片, 所以成品為圓形芯片 現在大多先將晶柱修角成近似四方柱形.
 
• 切片:用切片機將修成近似四方柱形的晶柱, 一片片的切成薄片(像切 方形火腿片),一般切到約0.2~3mm的厚度.
 
• 刻蝕:化學刻蝕及拋光成為0.3mm的薄片(wafer).
 
• 清洗:用純水將薄片洗凈.
 
• 擴散及銀漿印刷:經由擴散爐處理后,制成N型上層及P型下層, 再將芯片表面及背面分別用銀 漿印刷成輸出電路, 一般表面為負極, 背面為正極, 經由摹擬陽光儀作功率檢測及品管分級后,即為商業成品.
 
• 蒸鍍:如將表面及背面不經過絲網印刷, 而改采光刻及坩鍋蒸鍍式制造抗反射層與表面的輸出導線, 再加上其它特殊技術, 如此可提高太陽能電池的轉換效率. 但坩鍋的容納有限生產量較少, 蒸鍍耗時生產速度較慢, 其成本及售價將提高許多; 太空式單芯片即采用此法. (制造常規商業級的薄片電阻約0.5 ~3奧姆,有些太空式的薄片電阻需低于0.01奧姆以下---馬丁格林電池E~24%,澳洲)
 
•效能轉換:
 
•太陽能電池的功能系以其轉換效率作為分等, 以單結晶硅來說: 商業級(印刷式) 芯片從11%~15%, 特殊定制品從15%~17%, 太空級(蒸鍍式) 芯片從16%~24%。
 
太陽能封裝
 
•封裝分為兩大類:
 
•1.層壓封裝---用于大型模塊件
 
•2.環氧樹酯---小型模塊,庭園燈
 
1.太陽能制造廠商將太陽能電池稱為cell,國內業者則慣稱芯片,把芯片(或依設計所需要的電流進行芯片切割后)焊上箔條導線再將許多焊好的芯片用箔條串聯成一組,再和EVA,tedlar與低鐵質強化玻璃層層迭迭,一同放入層壓機(laminate)的機臺上做真空封裝, 制成module(plane / panel)稱之為模塊或稱太陽能板,使用年限約20年。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
 
•2.另一種為環氧樹酯封裝(滴膠),其利用環氧本膠及固化膠(A/B膠)混合,在經過65℃2小時固化。適合庭園燈及小模塊,使用年限2~3年。

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