太陽能電池應用技術 組別:6 成員:4A340051陳淵湶 4A340069賴楷恩 4A340071蔡侑倫 4A340081廖澄陽 日期: 12/28

目錄目錄 1 7 3 8 9 5 2 前言 歷史 構造及發電原理 材料種類 CIGS薄膜太陽能電池 太陽能電池優缺點 未來展望 結論 參考文獻 1 2 7 3 8 9 5

一、前言

前言 又稱為「太陽能晶片」或光電池 依照光電效應，當光線照射在導體或半導體上時，光子與導體或半導體中的電子作用，會造成電子的流動，而光的波長越短，頻率越高，電子所具有的能量就越高。 並非所有波長的光都能轉化為電能，只有頻率超越可產生光電效應的閾值時，電流才能產生。在常見的半導體太陽能電池中，透過適當的能階設計，便可有效的吸收太陽所發出的光，並產生電壓與電流。

太陽能發電是一種可再生的環保發電方式，其發電過程中不會產生二氧化碳等溫室氣體，因此不會對環境造成污染，有下列幾種太陽能電池。 前言 太陽能發電是一種可再生的環保發電方式，其發電過程中不會產生二氧化碳等溫室氣體，因此不會對環境造成污染，有下列幾種太陽能電池。 矽基半導體電池 CdTe薄膜電池 CIGS薄膜電池 染料敏化薄膜電池 有機材料電池 (太陽能充電站)

二、歷史

歷史 太陽能電池發展史 太陽能電池發展史 1905年 愛因斯坦提出光量子的觀念，而且精采地解釋了光電效應的原理。 1921年愛因斯坦因光電效應原理的發現，而獲頒諾貝爾物理獎 1887年 Hertz在研究火花放電的實驗時， 發現用紫外光照射純鋅電極由電極間會產生頻繁的火花放電 1954年 Bell實驗室發明第一個太陽能電池，當時效率只有6% 1957~1969年 美蘇太空競賽-太陽電池於太空應用 太陽能電池發展史 太陽能電池發展史

歷史 1970年 能源危機-太陽光發電系統地面應用(Si) 1980年 消費性薄膜太陽電池應用(A-Si，CdS/CdTe)。 1990年 與公用電力併聯之太陽光發電系統技術成熟 (Grid-Connected PV System，Si) 1992年起 歐、美、日各國推動太陽光發電系統補助政策。 2000年 建材一體型太陽電池應用(BIPV)。 未來

觀賞影片

三、構造及發電原理

構造與發電原理 太陽電池的基本構造是運用P型與N型半導體接合而成的，這種結構稱為一個P-N接面。 在P-N半導體接合處，由於有效載子濃度不同而造成的擴散，將會產生一個由N指向P的內建電場，因此當光子被接合處的半導體吸收時，所產生的電子

構造與發電原理 將會受電場作用而移動至N型半導體處，電洞則移動至P型半導體處，因此便能在兩側累積電荷，若以導線連接，則可產生電流，而太陽能電池的挑戰就在於如何將產生的電子電洞對在複合之前將其蒐集起來。 從太陽來的光線，能量大部份落於1–3 eV之間，因此就單一個P-N接面而言，若經適當地設計，使吸收光能的高峰落於約1.5 eV，則能有最好的效率。 由於太陽電池產生的電是直流電，若需提供電力給家電用品或各式電器則需加裝逆變器，才能加以利用。

構造與發電原理 (發電原理圖)

觀賞影片

四、材料種類

太陽電池材料種類 （1）單結晶矽太陽電池 Singlecrystal （2）多結晶矽太陽電池 Polycrstal 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，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

太陽電池材料種類 就太陽能電池的發展時間而言，可區分為四個世代：第一代基板矽晶（Silicon Based）、第二代為薄膜（Thin Film）、第三代新觀念研發（New Concept）、第四代複合薄膜材料。 第一代太陽能電池發展最長久，技術也最成熟。種類可分為單晶矽（Monocrystalline Silicon）、多晶矽（Polycrystalline Silicon）、非晶矽（Amorphous Silicon）。以應用來說是以前兩者單晶矽與多晶矽為大宗，也因應不同設計的需求需要用到不同材料（例：對光波長的吸收、成本、面積......等等）。

太陽電池材料種類 第二代薄膜太陽能電池以薄膜製程來製造電池，種類可分為碲化鎘（Cadmium Telluride CdTe）、銅銦硒化物（Copper Indium Selenide CIS）、銅銦鎵硒化物（Copper Indium Gallium Selenide CIGS）、砷化鎵。 第三代電池與前代電池最大的不同是製程中導入有機物和奈米科技種類有光化學太陽能電池、染料光敏化太陽能電池、高分子太陽能電池、奈米結晶太陽能電池。 第四代則針對電池吸收光的薄膜做出多層結構 某種電池製造技術，並非僅能製造一種類型的電池，例如在多晶矽製程，既可製造出矽晶版類型，也可以製造薄膜類型。

觀賞影片

五、 CIGS薄膜太陽能電池

CIGS薄膜太陽能電池 硒化銅銦鎵(Copper Indium Gallium Diselenide，簡稱為CIGS) 薄膜太陽能電池中轉換效率最佳者，可使用軟性基板，只需極小部份的矽原料，而轉換效率可以達到20%，且在產生過程中消耗的能源為傳統矽基太陽能電池的一半，具有較高光電轉換效率和低成本等優勢。 CIGS 薄膜太陽能電池的結構，最底層為基板，通常使用的材質有玻璃或是具有可撓性的金屬(如鋁合金鉑、銅鉑等)和聚酰亞胺(PI)，基板上會鍍一層Mo背電極主要利於電傳導，往上一層為CIGS光吸收層，再上一層為半導體CdS，具有緩衝作用之外，幫助電子能有效的傳導，而i-ZnO 層主要是用來防止太陽能電池在進行發電過程中，

CIGS 薄膜太陽能電池 ，受到分流的因素使得元件的效能減少，再上一層為AznO為透明導電層，此層除了作為上電極之外，還須能讓光線順利通過到達CIGS光吸收層，最後會鍍上金屬鋁導線。

CIGS 薄膜太陽能電池 CIGS優勢條件:

CIGS 薄膜太陽能電池 CIGS薄膜太陽能電池缺點： 一、對於潛在毒性的疑慮 二、工藝未標準化 三、銦、鎵的藏量有限 一、吸收範圍較廣 二、照射強度與角度彈性較大 三、可撓式 四、容易大面積化 五、低原料成本消耗 CIGS薄膜太陽能電池缺點： 一、對於潛在毒性的疑慮 二、工藝未標準化 三、銦、鎵的藏量有限

六、應用

太陽能電池的應用 主要作用為置於戶外直接透過日光轉換取得電力之用，但採矽材料搭配玻璃封裝的設計樣式，仍有成本較高的缺點，僅能封裝在硬式基材（如玻璃）的限制，讓其應用環境與設置條件相對受限。為了讓太陽能電池的使用更深入生活，太陽能電池大多朝可彎曲、高效率、低成本…等不同目標，著手開發新一代的太陽能電池技術。 (太陽能電池受限於玻璃平整封裝，使其應用條件相對受限。)

太陽能電池的應用 新的設計方向為製作半透明化、彩色外觀的太陽能電池板。 半透明化的目的在於，直接將太陽能電池基板取代大樓建造經常使用的玻璃帷幕建材，太陽能電池板同時兼具發電與玻璃帷幕多重功能，擴大應用利基。此外，彩色化太陽能電池發展，則是擺脫原有太陽能電池只能是深黑或深藍色的先天限制，利用色彩化設計，讓產品的應用場合更加多元、豐富。

太陽能電池的應用 太陽能技術整合其他應用的設計，目前商品化的設計也相當常見，例如，路燈與太陽能電池的硬體整合，可以發現路燈應用環境下，大多為僅在夜間啟用，白天當路燈未使用時，附掛在路燈上的太陽能發電裝置即可發揮儲蓄電力的效用，如此形成儲蓄、應用自給自足的系統架構，而此架構再與兼具節能、低功耗的LED光源進行整合。

六、太陽能電池優缺點

優點 太陽能電池的應用 太陽能發電是利用太陽光來發電，不需要燃燒石油，因此是一種清潔乾淨的能源，而且也不需要迴轉機，系統維護簡單，無噪音、可阻隔輻射熱、或可設計為半透光。 太陽電池外型尺寸可隨意變化，應用廣泛，薄膜太陽能電池可以減少矽材料的使用量，且在低照度下有較佳的表現。 發電量大小隨日光強度而變，可輔助尖峰電力之不足(並聯)。 太陽能電池組件還可以安裝在建築物上，稱為光電一體化建築，這樣太陽能電池板不僅可以在有陽光的時候產生電力，還能達到隔熱的作用，可以有效降低建築物內部的溫度，降低建築能耗。

缺點 太陽能電池的應用 受到氣候的影響，一遇到陰天、雨天發電能力降低，夜間根本無法發電。 太陽能的利用裝置必須具有相當大的面積。 颱風地震水災等可能破壞太陽能發電設備。 太陽電池所產生的電流為直流電，一般家庭使用的是交流電，所以太陽電池必須裝設變流器(在轉換時會損耗部分電力)，其收集的電才能為一般家庭所使用。 太陽電池在使用的時候雖然不會產生環境污染，但是在製造的過程中仍然會產生環境污染。

七、未來展望

薄膜太陽能電池使用的多晶矽，遠遠低於傳統結晶矽太陽能電池，除可免於缺料之外，單位成本也可大幅降低。 未來展望 薄膜太陽能電池使用的多晶矽，遠遠低於傳統結晶矽太陽能電池，除可免於缺料之外，單位成本也可大幅降低。 薄膜產品一般被抨擊的缺點是轉換率較差，但實際上，薄膜產品對於光源的強度和角度比較不受限制，若統計單日的總發電量，並不比結晶矽要來得差，因此更適合作為太陽能發電廠。 現階段來說，結晶矽太陽能電池仍是主流、佔整體比重高達90％ 薄膜的基期低，未來的成長空間也更大

八、結論

結論 在目前能源短缺的世代，須要一些新能源來取代，太陽能是一個很好的取代能源，太陽能是一個永續的能源，目前利用太陽能來發電的發展越來越好，目前薄膜太陽能電池的發電效益最大，而且成本也較一般太陽能板便宜且可彎曲，不像傳統太陽能板能處於平面狀態，但太陽能發電在於天候後的變化，日光大小會引響太陽能發電，之所以無法大量使用，在於台灣氣候不穩定，不一定每天都有太陽，而且太陽能電池需要很大的用地面積來建設，所以依目前來說還是無法直接取代目前能源，但是可以減少能源耗竭的速率。

九、參考文獻

參考文獻 http://cets.ncku.edu.tw/ezfiles/273/1273/attach/40/pta_4120_6069582_89548.pdf http://www.digitimes.com.tw/tw/dt/n/shwnws.asp?CnlID=13&Cat=&Cat1=&id=137826 http://www.moneydj.com/KMDJ/wiki/wikiViewer.aspx?keyid=33a047d9-1766-4774-94dc-fda31b908c2b https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%A4%AA%E9%98%B3%E8%83%BD%E7%94%B5%E6%B1%A0#.E6.87.89.E7.94.A8.E5.AF.A6.E4.BE.8B https://zh.wikipedia.org/zh-tw/%E5%A4%AA%E9%98%B3%E8%83%BD#.E5.84.AA.E9.BB.9E

參考文獻 http://www.libnet.sh.cn:82/gate/big5/www.istis.sh.cn/list/list.aspx?id=7643 http://www.solar2money.com/index/solarpower_good_bad.html http://eportfolio.lib.ksu.edu.tw/~4960L067/wiki/index.php/%E5%A4%AA%E9%99%BD%E8%83%BD%E5%84%AA%E7%BC%BA%E9%BB%9E https://zh.wikipedia.org/zh-tw/%E5%A4%AA%E9%98%B3%E8%83%BD%E7%94%B5%E6%B1%A0#.E7.BC.BA.E9.BB.9E.E8.88.87.E5.B1.95.E6.9C.9B http://www.getinc.com.tw/tw/TF/tf_advantages.html https://zh.wikipedia.org/zh-tw/%E5%A4%AA%E9%98%B3%E8%83%BD%E7%94%B5%E6%B1%A0

謝謝觀賞