核能研究所III-V族太阳电池研发概况( 一 )
图一:计画目标与时程规划（摘自专桉计画书）
原子能委员会核能研究所早期曾从事硅基太阳电池的研发，后来进行III-V族光电元件磊晶成长、元件製作与封装测试等工作，同时在III-V族半导体雷射及光敏二极体也有相当基础，因而累积不少III-V族太阳电池相关人才ヽ设备与经验。
民国九十二年起，核研所开始推动能源技术发展科技发展专桉五年计画，将III-V族太阳电池列入研发项目，正式将台湾带入此种新兴科技领域，也引发国内一些LED光电厂商加入行列，共同参与与开发产品。
一ヽ目标与时程规划
根据专桉计画书的内容，核研所的{dy}个五年计画，目标与时程规划如(图一)，将开发效率达35% 的堆叠式太阳电池，250倍聚光器，建立性能量测实验室，以及完成模组组装与示范性发电系统。
民国九十七年度开始的第二期五年计画，将建立太阳电池量产技术，并提升效率至45%，同时进行模组量产与建立3 kW发电系统，以及开发低价基板材料等新技术。
二ヽ工作项目与内容
原订民国九十二年至九十六年的分年工作项目与内容整理如表一，太阳电池效率将逐年提高，模组组件也将持续开发完成，并进行产品性能的相关测试与验证。
表一:工作项目与内容（整理自专桉计画书）
| 年度 |
工 作 项 目 与 内 容 |
| 92 |
n 进行InGaP及GaAs单一接面太阳电池研製，以获得{zj0}磊晶层结构、厚度与掺杂等参数。n 建立太阳电池特性量测系统，量测短路电流、开路电压、能量转换效率，与填充因数 (Fill Factor) 等特性。n 进行电池正面电极图样设计，使串联电阻与遮光率取得{zj0}平衡。n 建立太阳电池电极电镀设备与技术，以改善串联电阻。 |
| 93 |
n 结合InGaP及GaAs单一接面电池製作结果，进行InGaP/GaAs双接面堆迭式太阳电池雏型研製，以达到效率20%以上为目标。n 建立MgF2/ZnS双层抗反射镀膜技术。n 完成太阳光模拟器之建立，以1~500 sun为目标。 |
| 94 |
n 进行多接面堆迭式太阳电池研製，效率达到25%。n 完成聚光器透镜设计与製作。n 完成聚光模组冷却系统设计与製作。 |
| 95 |
n 完成多接面堆迭式太阳电池製作，效率达到30%。n 建立太阳电池封装技术。n 完成聚光型太阳电池模组设计与雏型製作。n 进行太阳电池应用推广。 |
| 96 |
n 完成多接面堆迭式太阳电池製作技术精进，提昇效率达35%以上。n 完成聚光型太阳电池模组製作与改良。n 完成产品验证与推广。 |
高聚光型太阳电池系统的主要元件
图片来源:Spectrolab
为了让价格昂贵的砷化镓半导体太阳电池(cell)能够在陆地上使用, 因而发展出高聚光型太阳电池系统(CPV),目的就是希望能降低价格,有效运用砷化镓半导体太阳电池的高转换率(一般>30%)特性.
高聚光型太阳电池系统(CPV)的主要元件, 包括砷化镓(GaAs)半导体晶片(Solar Cells), Receiver(光接收电池基板),透镜与太阳光追踪器.
高聚光型太阳电池系统(CPV)的主要原理是使用透镜, 将阳光高倍率聚焦在一个比透镜面积小的砷化镓(GaAs)半导体太阳电池上,同时使用太阳光追踪器, 来追踪日射角度, 让阳光能够随时聚焦在太阳电池(cell)上, 达到高的转换率.
不同太阳电池的转换率比较
从上图可以看出,III-IV族太阳能电池(mutijunction concentrators)的转换率{zg}, 其中 2006年波音子公司Spectrolab已经研发出转换率41%的砷化镓太阳能.
相对单晶硅太阳电池的转换率, 目前表现{zh0}的大约在25%左右;而在薄膜太阳能电池方面,目前是以CIGS(铜、铟、钾、硒)化合物为原料的薄膜型太阳能电池,转换率{zj0},可超到15%;台湾目前投入比较多的非晶硅 Amorphoussilicon (a-Si:H)太阳能的转换率则在10%附近.
镓, 够吗? 砷化镓太阳能有明天?
前几天2007台北国际能源环保暨水科技展,公司同事有带回一份资料,是工研院能环所陈镱夫博士负责开发的技术,複合金属废弃物(砷化镓)回收技术,能够回收产製纯度达99.99%之镓金属.可应用在光电与通讯产业含砷化镓废料处置. 目前该项技术已技转给高雄昌冠企业.
为什麽镓要为收?!因为值钱,而且可能不够用.
全球稀有金属资源濒临枯竭吗? 答桉不一,主因全球稀有金属资源拥有者对铟和镓等贵重金属的现状持保密态度。
那砷化镓半导体太阳能业者该如何面对这项未来可能必须面对的挑战?
根据业者的说法:
其一.根本没有不够用的问题吗! 国外业者与供应商都说安啦!
其二.想办法减少稀有金属用量,甚至回收再利用基版.
这部分可从国科会／原能会科技学术合作研究计画,核能研究所96年度研究重点中,看出一些可以努力的方向,
\"应用磊晶层剥离技术,製作低成本可绕式太阳电池\"
对III-V 族太阳电池而言，Ge 基板佔总费用40%，该计画主要目标是建立太阳电池磊晶层剥离技术，使Ge 基板能重複使用。
1.建立包含牺牲层(sacrifical layer)之新式太阳电池磊晶结构。
2.配合选择性蚀刻液，建立快速蚀刻技术。
3.完成蚀刻条件相关参数之研究，提出{zj0}化计磊晶层剥离条件，以达到降低太阳电池造价之目标。
参考阅读:
全球稀有金属资源濒临枯 其中银在10年后将採光
随着全球经济科技的发展和人们生活水准的提高，人类对稀有金属的需求越来越大，导致储量有限的稀有金属资源在全球面临枯竭。
一、汽车催化剂中通常使用白金来使汽车的污染保持在可接受的水准，但随着时间的流逝，其中的白金会通过排气管不断排出，每年有数以吨计的白金散佈在大小街道上。
1、正以惊人速度消耗的稀有金属不止白金一种。
2、还有生产液晶电视萤幕的铟和生产手机等电子产品的钽等。
二、全球现有的铟顶多还能用10年。
1、紧缺的程度通过价格反映出来：2003年1公斤铟的售价在60美元左右，2006年已经达到1000美元。
2、镓被用来生产太阳能电池中的半导体材料，而{zx1}报告显示，现有的储量不足以满足未来的需要。
3、绝缘材料中使用的锑将在15年内用尽，银10年。
4、也有人预计锌将在2037年用尽，萤光灯中需要用到的铽，将在2012年用完。（市场报
全球稀有金属资源濒临枯竭吗?
2007年06月18日 15:52:17 来源：新华网
新华网布宜诺斯艾利斯６月１８日电 据阿根廷《民族报》日前报道，随着全球经济科技的发展和人们生活水准的提高，人类对稀有金属的需求越来越大，导致储量有限的稀有金属资源在全球面临枯竭。
报导说，汽车催化剂中通常使用白金来使汽车的污染保持在可接受的水准，但随着时间的流逝，其中的白金会通过排气管不断排出。每年有数以吨计的白金散佈在大小街道上，科学家正致力于寻找有利于回收的途径。
除了催化剂以外，在汽车的燃料电池中也用到白金，如果正在使用中的５亿辆汽车都更换燃料电池，那麽世界上的白金将在１５年内消耗殆尽。
与石油和鑽石不同的是，目前没有合成白金的方法。但正以惊人速度浪费的稀有金属不只白金一种。还有生产液晶电视萤幕的铟和生产手机等电子产品的钽等。
大部分贵重金属的全球消费量都没有确切的统计数字。矿业企业对铟和镓等贵重金属的现状持保密态度。
报道说，德国奥格斯堡大学教授阿明•雷勒尔领导的研究小组指出，全球现有的铟顶多还能用１０年。紧缺的程度通过价格反映出来：２００３年１公斤铟的售价在６０美元左右，２００６年已经达到１０００美元。
欧洲地质学家们根据所使用的材料计算了新技术的成本，并一致认为，日益增多的人口及其生活水准的不断提高对资源的需求达到{swql}的水准。
更有甚者，原材料的不足可能意味着对某些技术发展的限制。例如，镓被用来生产太阳能电池中的半导体材料，而{zx1}报告显示，现有的储量不足以满足未来的需要。
还有更惊人的统计数字，如果不加大回收力度，绝缘材料中使用的锑将在１５年内用尽，银１０年，铟５年。也有人预计锌将在２０３７年用尽，荧光灯中需要用到的铽将在２０１２年用完。
III-V族太阳能电池发展简史
１８３９年 法国科学家贝克勒尔发现“光生伏打效应”，即“光伏效应”。
１９５４年 韦克尔首次发现了砷化镓有光伏效应，并在玻璃上沉积硫化镉薄膜，製成了{dy}块薄膜太阳电池。
１９５５年 美国ＲＣＡ研究砷化镓太阳电池。
１９６２年 砷化镓太阳电池光电转换效率达１３％。
１９７３年 砷化镓太阳电池效率达１５％。
１９８０年 砷化镓电池达２２．５％
１９９５年 高效聚光砷化镓太阳电池效率达３２％。
２００６年 波音子公司Spectrolab研发出转换率41%的砷化镓太阳能. |
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