實現創新技術 推升太陽光電產業持續成長
資料來源：Linx Consulting, LLC -- Mike Corbett & Mark Thirsk (2010/03/15)
太陽能產業復甦成長強勁，展望2010年，政府政策仍為主導產業發展的誘因。全球各地都將致力於減少碳排放、降低進口化石燃料，同時提升太陽能相關的就業率。未來，材料創新的解決方案將是太陽能產業成長的關鍵，本文將綜覽太陽能電池與模組相關之材料現況與技術，期望從製程與材料成本上來提昇太陽光電產業之競爭力。
表面織構化與潔淨(Texturization and Cleaning)
在製程的創新與研發中，欲導入新的化學品但同時又要有效控制成本，的確是一項挑戰。濕製程是影響電池效率的關鍵因子：製造電池需要利用濕製程，以改善矽材的表面質地，增進光吸收率和電池效率。然而，尖端清洗技術、腐蝕性化學品和各種自動夾取、傳送機械雖然已廣泛使用於半導體製程當中；但在搬運化學品、安全防護、蝕刻廢棄物處置等都需要額外的成本的支出。
金屬化製程(Metallization)
金屬粉末黏著技術成本相當的低也十分有效；電池進一步的發展有賴於網印技術的提升，尤其是在線邊形狀和高寬比方面。黏著劑也需要研究，以提高導電性、成形和各種濃度摻雜矽的歐姆接觸。
選擇性射極(Selective Emitters)
設法降低金屬/矽接面的電阻，同時在製程中優化矽摻雜分佈，這樣就能有效增進電池效率。對於許多半導體專業而言，透過多重光罩製程與擴散技術，可以達到此效果。然而，為了減少額外成本的支出，卻又同時可以達到此相同的目的，諸多廠商選擇以技轉的方式。以下是各種選擇性射極的製作方法：
- Etching back highly doped silicon from open areas while leaving the grid line areas untouched.
- Laser doping the emitter areas, and using the paste firing to drive in a light diffusion from spray deposited phosphoric acid.
- Differential doping through laser patterned oxide masks prior to standard processing.
- Printing dopant pastes over emitter areas that dope n++ areas.
- Using etchant screen print pastes to open windows in an oxide before standard deposition.
封裝劑(Encapsulants)
熱塑封裝技術大幅縮短了壓膜過膠製程的時間，因為省去了等待分子鏈結成形的時間，有效提升產能，更縮減了壓膜過膠機的設備需求。但是其材料性質是關鍵；各式已發表的封裝劑有使用PVB (聚乙烯醇縮乙醛纖維)、Olefins (烯烴)、Urethanes (氨基鉀酸酯) 或Silicone (矽氧樹脂)。相關國際認證正在申請當中，而這些材料將與薄膜與c-Si模組材料相競爭。
圖一: 縮短模組固化所需時間能夠降低模組固化成本
資料來源： Linx Consulting – 太陽能電池模組化學品與材料(2010年三月)
背板(Backsheets)
日本是率先推動太陽能補貼辦法的國家之一，國內工業也在1980年代大幅成長。c-Si矽模組採用PET (聚對苯二甲二乙酯)工程塑膠背板，絕緣性良好，但受紫外線照受過久或暴露於嚴苛環境下容易退化，結果模組平均壽命只能保證十年。相較之下，歐洲和北美地區的商用及家用模組採用PVF (氟化聚合物)或PVDF (聚偏二氟乙烯樹脂)，使用年限更為長久。背板可以針對個別模組製造商的需求，使用不同材料作客製化設計。
前版(Front Sheets)
對c-Si和薄膜太陽能模組而言，前板是個重要的材料。玻璃前版雖價格低廉，但製作技術步驟繁複，例如需要經過表面磨壓以增進光捕捉率，有美學設計要求、也要考慮耐用程度，還有需要精確控制材料成分以滿足透光需求。
市場預測
如下圖二顯示，直至2015年，材料市場呈現成長的趨勢 (前提為假設政府的補貼措施無特殊變動)。2009年規模24億5千5百萬美元，至2013年將上升到三倍以上，達82億7千5百萬美元。
圖二：太陽能電池模組材料需求預測
資料來源： Linx Consulting – 太陽能電池模組化學品與材料(2010年三月)
以上羅列的各種方法是試圖找出在官方補貼辦法以外，能夠促進太陽能產業蓬勃發展的各種技術性因子。我們期盼材料供應商與設備製造商攜手合作，早日實現創新技術，讓太陽能發電比傳統發電更具有經濟競爭力。