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股海桑田-薄膜太陽能各擅其長
     

現今全球發電27%來自燃煤,60%來自石油及天然氣,兩者都屬於高排碳能源。如果某種乾淨能源不需補助,發電成本與煤碳石油形成黃金交叉,以市場規模之大,其商機實在難以估計,太陽能發電就是就可達成此一目標的選項。

 在此之前,各國無不提出各項綠能發展方案,以紮根此一有關未來國力的產業,相對於台灣民間積極投入,政府有關新能源法案進度實在有待加強。

 太陽能產業中主流為結晶矽,佔太陽能市場約八成,而薄膜太陽能則為快速成長的後起新星。

 全球前十大太陽能廠中,2008年First Solar是唯一薄膜太陽能電池廠,並擠進第五名。薄膜(Thin Film)太陽能依其材料結構,主要有以下幾種:

 (一)非矽晶(Amorphous,a-Si)或微晶矽:非晶矽太陽能簡單製程為鍍透明導電氧化物(TCO)薄膜於基板上,然後雷射圖形化(Laser Patterring),再化學氣象沉積(PECVD)金屬鍍膜,圖形化後再PVD金屬鍍膜等。

 原物料包括TCO玻璃、甲烷(Silane)、白玻璃基板(Blanc glass)及其他特殊氣體DEZ等。電池厚度只有2~5um,遠低於結晶矽電池之180~200um,而堆疊式微晶矽薄膜(Tandem)製程的轉換率高達10%,歐洲專利局早先撤銷瑞士Neuchatel大學專利,使原來獨家取得授權的瑞士歐瑞康專利敗訴,對其他兩家設備商應材及日商Ulvac跨進Tandem障礙降低,國內a-Si薄膜太陽能大廠,如益通轉投資的宇通光能即採堆疊技術,聯電轉投資的聯相採用Ulvac保證轉換效率之TurnKey設備,並已獲得TUV的國際認證。

 其他如綠能採用應材,中環之富陽採用歐瑞康設備。由於薄膜太陽能為資本密集產業,投資金額龐大,製程又與TFT有些雷同,故集團資金雄厚,與具TFT相關經驗的公司勝出機會較大。

 (二)多元化合物:三五族之砷化鎵(GaAs)、磷化銦(InP),及二六族之銅銦鎵硒(CIGS)、碲化鎘(CdTe)等。

 其中First Solar就是全球CdTe大廠,該公司宣稱轉換效率達10~11%以上,生產成本降至1美元以下,具成本優勢。

 但Cd屬汙染性金屬,碲化鎘電池未來將面臨回收問題。日本之昭和Shell石油公司計畫建造全球最大太陽能面板廠,所採用的就是CIGS製程。CIGS在實驗室轉換效率可達20%,而量產效率為9~12%,國內之新能光電和國外的Global Solar及Avancis都採用CIGS製程。但CIGS量產難度高,且銦礦產量有限,價格大漲,硫化硒也具毒性,這些都是發展上的限制。

 (三)染料敏化有機電池(Dye Sensitized Solar Cells,DSSC):最早的專利權在瑞士洛桑學院,G24 Innovations 取得授權,2008年量產115MW,成為薄膜太陽能第三大廠。全球敏化染料原先由Solaronix與Dyesol兩家獨占,台灣染料大廠永光則成為全球第三家有能力量產敏化染料的公司,並與G24洽談原物料供應。

 這種號稱「比黃金貴」的原料,台灣工研院也有相關技術,並與觸控面板公司-介面光電合作規劃生產線。

 此外,日本家電大廠Sony於08年宣佈完成新型敏化染料電池,光電轉換效率可達10%,成本可望低於傳統太陽能電池達九成。因染料敏化原料可塗布於外套及可攜式電子產品,發展潛力備受期待。

 所以薄膜太陽能因基板及原料不同而各擅其長,雖然結晶矽價格大跌,與薄膜太陽能市場應用還是有相對區隔,且薄膜太陽能尚具以下優點:

 (1)製程:從基板到模組為連續整合性產線,不需要電池模組製造,製造成本較低。

 (2)透光性(See-through):因透光性質且重量輕,可與建材結合成一體成型的太陽光電產品(BIPV),如大樓玻璃帷幕,不影響大樓外觀,也不佔用面積,在地狹人稠的城市及公共建築,如車站、體育館等極具優勢。

 (3)可撓式:可應用在帳棚、窗簾、服飾等軟性物品上,也可製成各種顏色。

 (4)長效性:因電洞與電子傳遞距離較短,光吸收效率高,對光照度要求相對低,且無結晶矽在高溫下轉換率降低之缺點。故薄膜太陽能較不受環境影響,累積發電量也較高。

 太陽能在產業發展上尚屬於開創期,台灣企業家積極投入的精神令人感佩。茂迪已跨入全球第六大廠,台達電鄭崇華發展綠能不遺餘力,聯電曹興誠矢志聯相成為薄膜霸主,台玻走出傳統勇於投入薄膜用玻璃新領域,這種創業精神,正是台灣經濟最大驅動力來源,也是綠能地球最有力的實踐家。

 (作者為瑞展產經研究公司董事長)

     
新聞出處: 2009-05-31 工商時報  
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