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圖四 非晶矽薄膜太陽能電池製程
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資料來源：資策會MIC，2009年1月
由 於非晶矽具有光劣化的缺點，故新一代的矽薄膜太陽能電池技術，透過利用多層接合技術（Multijunction），堆疊其他具有較高光吸收 係數的光吸收層，以減少光能耗損並提高電池轉換效率。常見的堆疊技術，如結合非晶矽及微晶矽形成的a-Si/μc-Si Tandem， 或是堆疊三層形成的a-Si/a-SiGe/a-SiGe。
圖五 矽薄膜太陽能電池多層接合結構之範例
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註：常見Tandem方式有a-Si/μc-Si 、a-Si Tandem、a-Si/Poly -Si等。Triple方式有a-Si/a-Si/μc-Si(Sharp)、 a-Si/μc-Si/μc-Si(Kaneka)
資料來源：資策會MIC，2009年1月
化合物半導體薄膜太陽能電池
考 量製程過程當中，受到材料間交互作用的影響，CIGS採 用Substrate 結 構，製作時從玻璃、基底電極開始；而CdTe則 採用Superstrate結 構，製作時從玻璃、透明頂層電極開始，呈現相反的製造順序。化合物半導體薄膜太陽能電池的製程順序與矽薄膜電池類似，差異在於材料不同，例如，CIGS的 電極層用Mo（鉬）， 透明導電層有ZnO及ITO；CdTe電 極層則用C或Cu， 透明導電層則用ITO及SnO2。
圖六 CIGS及CdTe薄膜太陽能電池組成結構
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資料來源：資策會MIC，2009年1月
薄膜太陽能電池之產品 特性分析
原料方面
可使用多樣、低成本基板
薄 膜太陽能電池可以在低成本的玻璃、不銹鋼、陶瓷及塑膠等基板上，利用化學氣相沉積法（矽薄膜常用）、濺鍍（矽薄膜、CIGS常 用）或蒸鍍（CdTe常 用）等方式形成薄膜，產品因而輕、薄。且基板通常數量多且取得容易，不需使用昂貴的結晶矽基板。
原料供應充足
在 鍍膜部分，非晶矽太陽能電池所需的矽鍍膜亦只需1~2μm， 厚度僅為矽晶圓的1/100， 當矽料短缺時，可節省可觀的材料費。而CIGS所 需的硒、銦及CdTe的 碲雖為稀有金屬，但因全球對此類原料的需求量仍低，故尚無缺料問題。
研發方面
以多層接合技術研發提升轉換效率
矽 薄膜技術中的非晶矽太陽電池，在強烈光線的長期照射下，轉換效率會衰減10~20%，也就是產生所謂的光輻射引致性能衰退效應(Staebler- Wronski Effect； 簡稱SWE效 應)， 光劣化效果會造成供電不穩定現象，因此，過去僅適用於功率小的消費性電子產品。但隨著多層接合技術（Multijunction Cell） 的發展，轉換效率的問題將有機會獲得改善。
然 而，多層接合技術雖可提高轉換效率，但每多鍍一層所造成的成本負擔、轉換效率穩定性及產品良率控制等問題，亦是採用多層接合技術會衍生的問題。
製造方面
省材節能
薄 膜太陽能電池在濺鍍或蒸鍍時的成膜溫度在600℃ 以下，相較於晶矽太陽能電池需要以1,000℃ 以上的高溫融解高純度的矽晶製程，薄膜太陽能電池的製程所需能源量可節省20%左右，能源回收期較矽晶太陽能電池短。
再 者，除了矽膜薄用的矽用料節省外，由於CIGS及CdTe為 直接能隙的材料，吸光範圍更廣，因此用料可以更少，厚度可以做得更薄。
高建廠成本
除 了轉換效率造成薄膜太陽能電池無法普及外，昂貴的建廠成本，往往也是令廠商卻步的原因。以建一座30MW的 太陽電池工廠為例，矽晶太陽電池的投資成本約2~3億 元新台幣，而薄膜太陽能電池則為其成本的5~10倍 不等，價差之大，若非資金雄厚者無法進入。特別是在現今全球金融體系銀根緊縮的氣氛下，廠商更難獲取充裕的資金融通。
產品應用方面
易與載體做造型整合
薄 膜電池因非使用結晶矽做基板，故不會受到晶圓尺寸大小限制，故容易進行大面積及客製化生產。加上有些基板具有輕薄、可透光且可撓的特色，因而增加薄膜太陽能電池造型設計的彈性空間及應用範圍，例如，可結合商業設施、大樓及住宅，融入遮陽板、玻璃帷幕及屋頂等設計。
低溫發電能力佳
相 較於矽晶片需要足夠光照才能產生電能的情況，薄膜能太陽電池則較不受日照條件影響，儘管在陰天、非直射日照或室內燈源的低溫情況下，發電能力亦佳。因此，在特定日照條件地區，薄膜太陽能電池之全年總發電量會大於矽晶太陽能電池。
需較大安裝空間
雖 然薄膜太陽能電池具有低溫發電能力佳的優點，但是轉換效率低是薄膜太陽電池最主要的缺點。目前矽晶太陽電池模組的效率大約是12~17%， 而矽薄膜太陽能模組卻只有約5~8%、CIGS及CdTe約 可達10%。 亦即同樣瓦數的產品，矽薄膜太陽能電池模組所需安裝的面積大約是矽晶電池的兩倍。因此，薄膜太陽能電池安裝時必須考量到土地面積及空間問題，若要像矽晶太陽能電池模組裝置在土地或頂樓上的模式，則並不適用於地窄人稠的都市地區。
表二 薄膜太陽能電池之優缺點分析
項目
優 點
缺 點
投資效益
1. 非 具有雄厚資金能力者無法進入，市場競爭者較少
2. 產 業垂直整合性高，仍有較高毛利
1. 投 資成本昂貴，是矽晶電池模組的5~10倍
2. 矽 晶電池模組價格回穩，減少市場對薄膜電池的使用誘因
材料供應
矽用料少或是不用矽原料，不受非晶矽價格影響
硒、銦、碲等為稀有金屬，無法支應全面性量產所需
製程管理
製程數少，製程管理相對容易
設備及技術尚未形成標準，安裝到試車所需時間長，過程中調校程序複雜
轉換效率
轉換效率提升空間大，新技術研發活動頻繁
轉換效率較低，所需裝置面積大
產品應用
可用透明、可撓曲的基板及客製化大面積生產，應用範圍廣
大面積產品之良率及穩定性控制不易
回收處理
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市場對碲/鎘有毒物質回收處理的可能要求
資料來源：資策會MIC，2009年1月
MIC觀點
薄膜與矽晶太陽能電池之關係為部分替代但相映成輝
薄 膜太陽能電池分別具有原料成本低、能源回收期短、輕薄可撓曲、應用範圍較廣等優點，以及轉換效率低、需求裝置面積大、尚缺乏長期發電穩定性保證、品質認證取得較困難等缺點；在此情況下，由於與矽晶技術在優劣勢比較上可謂各有千秋，應用領域上亦各有所長。因此，除了在轉換效率、發電成本上存在較勁意味之外， 可說是共同拓展了太陽光電領域的技術視野與應用範圍。
未 來觀察薄膜太陽能電池後續發展的重點，除轉換效率、發電成本之外，首先，由於薄膜太陽能電池的投資成本高，在金融風暴影響下，是否已取得或能取得足夠資金來提昇研製技術與生產規模，趁勢拉開與競爭廠商的距離將是一大關鍵；其次，能否開發出與矽晶太陽能電池市場區隔的應用，例如，通過建築法規要求的建材一體 型太陽電池模板（Building-integrated photovoltaic，簡稱BIPV）、 對土地成本敏感度低的電廠開發、日照條件特殊地區的需求等，亦為影響薄膜太陽能電池市場發展的觀察重點；再者，一旦薄膜太陽能電池的轉換效率及成本有所突破，在裝置需求單位是否會因資金排擠效應而侵蝕到矽晶太陽能電池的市場，亦值得留意。
矽薄膜仍為薄膜類的主流，CIGS及CdTe短期難有
大幅成長空間
薄 膜太陽能電池中，化合物半導體太陽能電池的轉換效率雖然高於矽薄膜電池，但短期之內，化合物半導體太陽能電池不易有大幅成長的機會。就CdTe而 言，雖然鎘在結晶狀態下不會有毒素產生，也有CdTe廠 商（First Solar）提供產品全部回收的保證，但在環保意識高的市場，仍難擴大推廣；加上在既有廠商以規模經濟創造成本優勢、透過產品回收保證提高服務成本等情況下， CdTe的後進廠商勢必面臨資金及技術的高門檻。
至 於近來因轉換效率具競爭力、尚無主導性大廠出現，而吸引較多廠商投入研發的CIGS技術，目前則仍需面對四元素化合物多層膜技術製造難度高的 挑戰，在生產良率上仍待進一步突破。
矽 薄膜太陽能則因產業界用矽技術成熟，並已可用Tandem技 術提升轉換效率，故以現階段來看矽薄膜太陽能仍將是薄膜類太陽能的主流。
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