發表時間：於 2007-10-31 15:50:14 的發言

各種太陽能電池的開始發展時間想請問以下5種太陽能電池的"開始發展"時間，也就是開始有人研究或是這些電池被發明的時間。電池：單晶矽，多晶矽，非晶矽，CdTe，染料敏化。謝謝！！

回答：

太陽電池的發展最早可追溯自1954年由Bell實驗室所發明出來的

當時研發的動機是希望能提供偏遠地區供電系統的能源

那時太陽電池的效率只有6%

接著從1957年蘇聯發射第一顆人造衛星開始

一直到1969年美國太空人登陸月球太陽電池的應用可說是充分發揮

雖然當時太陽電池的造價昂貴

但其對人類歷史的貢獻卻是金錢所不能衡量的

近年來全球的通訊市場蓬勃發展

各大通訊計劃不斷提出，例如Motorola公司的銥(Iridium)計劃

將使用66顆低軌道的衛星(LEO)Bill Gates 之Teledesic計劃

預計將使用840顆LEO衛星這些都將促使太陽電池被廣泛地使用在太空中

人類發展太陽電池的最終目標

就是希望能取代目前傳統的能源

我們都知道太陽的能量是取之不盡用之不竭的

從太陽表面所放射出來的能量

換算成電力約3.8x1023 kW

若太陽光經過一億五千萬公里的距離

穿過大氣層到達地球的表面也約有1.8x1014 kW

這個值大約為全球平均電力的十萬倍大

若我們能夠 "有效的"運用此能源

則不僅能解決消耗性能源的問題

連環保問題也可一併獲得解決

目前太陽電池發展的瓶頸主要有兩項因素：

一項為效率

另一項為價格

在光至電轉換的過程中

事實上並非所有的入射光譜都能被太陽電池所吸收並完全轉成電流

有一半左右的光譜因能量太低(小於半導體的能隙)對電池的輸出沒有貢獻

而再另一半被吸收的光子中

除了產生電子電洞對所需的能量外

約有一半左右的能量以熱的形式釋放掉

所以單一電池的最高效率約在17%左右

目前實驗室所發出來的效率

幾乎可達到理論值的最高水準

唯因製造過程複雜量產不易

因此價格普遍過高不符合經濟效益

這也是目前太陽電池發展最大的瓶頸

工業界一直在尋找降低成本的方法

目前所獲的的成果包括：

1. 捨棄傳統的CZ與FZ長晶方式，改用鑄造矽晶錠(Silicon Ingot Casting)的方式。
2. 不用輪盤鋸切割晶錠，改用線鋸的方式切割，如此可節省約30 % 的材料成本。
3. ASE America 公司所研發出Edge-defined Film-fed Growth(EFG)的拉晶方法．此方法可拉出中空的三角形與八角形柱體．利用雷射切割www.gachen.net就可得到10x10㎝2的晶片，可節省材料在切割上的損失。
4. 採用薄膜技術，此方法可大量節省製造所需的材料，被認為是最具有低成本潛力的方式。

在於太陽能電池的研發過程中是由多晶矽開始

因為成本與轉換率不變之下改用單晶矽效果更佳

因原料來源取得問題才發展出非晶矽與鍍矽（CdTe，染料）方式製作．但是效果不彰

基本上太陽能電池分非晶、單晶及多晶三種：

（一）單晶矽的組成原子均按照一定的規則，週期性地排列，它的製作方法是把矽金屬（晶圓純度為 99.999999999％，11 個 9）熔融於石英坩堝中，然後把晶種插入液面，以每分鐘 2 ~ 20 轉的速率旋轉，同時以每分鐘 0.3 ~ 10 毫米的速度緩慢的往上拉引，如此即可形成一直徑 4 ~ 8 吋單晶矽碇，此製作方法稱為柴氏長晶法（Czochralski method）。用單晶矽製成的太陽電池，效率高且性能穩定，目前已廣泛應用於太空及陸地上。

（二）多晶矽的矽原子堆積方式不只一種，它是由多種不同排列方向的單晶所組成。多晶矽是以熔融的矽鑄造固化而成，因其製程簡單，所以成本較低。目前由多晶矽所製作出的太陽電池產量，已經逐漸超越單晶矽的太陽電池。

（三）非晶矽乃是指矽原子的排列非常紊亂，沒有規則可循。一般非晶矽是以電漿式化學氣相沈積法，在玻璃等基板上成長厚度約一微米左右的非晶矽薄膜。因為非晶矽對光的吸收性比矽強約 500 倍，所以只需要薄薄的一層就可以把光子的能量有效地吸收，且不需要使用昂貴的結晶矽基板，而用較便宜的玻璃、陶瓷或是金屬等基板，如此不僅可以節省大量的材料成本，也使得製作大面積的太陽電池成為可能（結晶矽太陽電池的面積受限於矽晶圓的尺寸）。

近年來由於原油價格高漲不下

再加上「京都議定書」對溫室氣體排放之全球性管制

促使世界各國重視各種新能源與替代性能源

亦造成太陽能工業的蓬勃發展

近五年來全球太陽電池年複合平均成長率達35%以上

今年開始邁向350%以上市場需求

因此國內廠商在太陽能電池工業尚有很大的成長空間

而嘉臣科技www.gachen.net以封裝之整廠設備也將配合時勢發展與業界共同努力

從過去出口供應設備技術轉向供應國內

並且以專業技術提升太陽能電池的生產率為主．輔導傳統製程企業轉換新製程

以協助創造台灣太陽能電池產業王國邁進

希望此回答對您有幫助



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單結晶矽太陽電池Singlecrystal

多結晶矽太陽電池Polycrstal

非晶帶太陽電池Amorphous

薄膜(Thin film)

屬於非晶帶太陽電池種類有數種材料：

砷化鎵(GaAs)是以使用分子束磊晶而產生的

碲化鎘(CdTe)在薄膜太陽能電池中是一種高效率的吸光材料　與其他相比容易做大規模生產銅錮鎵硒(CIGS)CIGS是多層薄膜組合而成的

染料(Dyes)通常使用釕有機材料作為染料

有機高分子(Organic/polymer) 塑膠半導體太陽能板

以上皆屬於非晶帶太陽電池Amorphous薄膜Thin film薄膜式產品　和　單晶矽　和　多晶矽產品材料與製程方式不同

薄膜式產品是由全透明玻璃電鍍矽晶為材料稱為非晶帶

多晶矽產品是由多矽晶（所謂多晶圓板）為材料

單晶矽產品是由單矽晶（所謂單晶圓板）為材料

其原料成本以薄膜式產品最便宜

薄膜式產品不能取代單多晶矽產品的主要原因是薄膜式產品發電功率較為低

僅限制在於家庭使用

無法達到工業級標準

薄膜式作法簡單成本低轉換功率低

造價為次考量電源轉換率為主考量

多晶矽太陽能板　與　單晶矽太陽能板　是高功率太陽能版我大約簡述比較方式如下

其原因：＞＞＞材料造價＞＞轉換率＞＞矽成份＞＞＞穩定性

薄膜式產品＞＞＞低廉＞＞＞低＞＞＞電鍍＞＞＞＞＞低

多晶矽產品＞＞＞較高＞＞＞高＞>＞99.999＞＞＞＞高

單晶矽產品＞＞＞高＞＞＞＞高＞＞＞99.99999＞＞＞＞最佳

因此

薄膜太陽能電池是以家庭用品使用為主

最佳太陽能板選擇以單晶矽產品為主流

並且是屬於工業級使用