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元晶釋「太陽能界的摩爾定律」 2034年電池轉換效率逼近40%

鉅亨網記者魏志豪 台北 2024-09-30 17:22

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元晶太陽能董事長廖國榮。(鉅亨網記者魏志豪攝)

Energy Taiwan 台灣國際智慧能源週即將在本周三開展,今 (30) 日舉行展前記者會,邀請台灣模組大廠元晶 (6443-TW) 董事長廖國榮發表演講、並在會中釋出「太陽能界的摩爾定律」,預期 2034 年太陽能電池的發電效率將高達 39.5%,呈現等比數列大躍進,加上發電成本幾乎較 2004 年減半,因此採用太陽能發電不僅可望緩解碳排放,也可有效為地球降溫。

廖國榮今日以「太陽能技術再創新 - 新世代電池與模組技術發展趨勢」為題發表演講,除了釋出太陽能界的摩爾定律外,也預期太陽能電池將進入量子電池的時代。


廖國榮說,2004 至 2023 年太陽能佔世界電力總需求 7%,預估 2035 年將超過 20%,採用率大幅提高的主因除了氣候變遷因素以外,主要就是太陽能轉換效率大幅提升,同時發電成本大幅下降。

以太陽能電池的光電轉換效率來看,每隔十年就會呈現等比數列大躍進,2004 年轉換效率才 14%,2014 年就提升至 17%,到了 2024 年就已達 24.5%,並預估十年後,2034 年將達 39.5%,比今年再成長 6 成。

太陽能發電成本也每隔十年呈現等差數列下降,以 2004 年為 100% 下去推算,2014 年降至 85%,2024 年再進一步下降至 70%,到了 2034 年,預估將會降至 55%,等於幾乎只要 2004 年的一半。

針對要如何達成高轉換效率,廖國榮認為,隨著太陽能進入量子電池時代,將有效淡化光衰減現象 (LID),由於過去 20 年因採用 P 型電池作為基板,有嚴重的光衰減缺點,其在晶圓製程時摻雜硼元素,當陽光照射時,硼會與兩個氧原子結合成氧化硼,使得硼原子無法形成光生載子 (電子電洞對),導致載子壽命降低與發電效率衰減。

不過,TOPCon 在拉晶製程時摻雜磷元素,沒有 P 型晶片硼氧鍵的光衰現象,改善 PERC 缺點,也開啟量子太陽能電池的時代 (Quantum Solar Cells)。

廖國榮補充,TOPCon 電池背面由超薄穿隧氧化層 SiOx(約 1.5nm),搭配磷摻雜的多晶矽薄膜,共同構成優異的背面鈍化結構與穿隧氧化層,穿隧氧化層與矽晶功函數的差異會造成能帶彎曲,透過量子穿隧效應,不會阻礙多數載子 (電子) 傳輸,但會阻礙少數載子 (電洞) 達到界面,大幅降低載子復合機率,提高發電效果。

另外,元晶也開發以玻璃基質合成鈣鈦礦,強化放光性與穩定性。其半透明、超輕薄、柔性等特性,可廣泛用於各種場景,如建築玻璃帷幕等。此外,鈣鈦礦疊加在 TOPCon 電池上,可吸收全波段太陽光譜能量,打破矽晶電池理論極限,兩者疊加後的轉換效率將達 35-40%,預計 2028 年開始量產。

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