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NEW FAB Te ch notes
TECHNOLOGY
J OURNAL 技術專文

為降低地球暖化盡一分力

OPTIMIZATION OF PV

SYSTEM DESIGN 依材料發展分為矽晶 (silicon)、多元化合物

(com-pound)、有 機 物 (organic) 等 三 類，如 圖 四，
太陽能發現系統設計最佳化 目前太陽光電系統中應用最為廣泛為矽晶類，所謂

矽晶類係指以矽為基材，是所有種類中材料最充足，
製造技術較成熟者；所謂多元化合物類係指以 III-V
族或 II-VI 為基材，對光譜吸收範圍最廣，以 GaAs
轉換效率最好，因此有較高發電能力，為未來積極
開發研究者，目前公司極力發展的 CIGS 為薄膜型即
屬此類；所謂有機物類係指以有機材料為基材，供
電效率雖比前述太陽能電池低，但是它的造價卻相
當低廉，而且無環保問題，亦有團隊投入研發。
圖五說明使用不同材料的太陽能電池，適用光波
長範圍不同，以 CIS 吸收光譜範圍最大。

人類為追求經濟發展，不斷開發並供應充裕的能源，近幾十年來消耗之能源甚於過去數百年，依研究報告顯示，地球
上的石油尚可開採 43 年，天然氣 56 年，煤 174 年，能源耗竭迫在眉睫，且大量開發與使用石化能源，導致二氧化
碳濃度逐漸增加，地球暖化造成南北極冰山融化，氣候變化越來越劇烈，人類未來面臨能源、水、食物短缺及環境劇
烈變遷。
為因應能源短缺及地球永續，尋求替代能源越顯重要，故再生能源乃應運而生，所謂再生能源意指利用生生不息的自
然界資源，持續供應後代子孫的能源需求。其中包括：太陽能、風力、水力、生質能、地熱能、潮汐能等資源均有很
大的發展潛力，又以太陽能發電系統兼具無需燃料、無廢棄物、無污染、無轉動機械與噪音，為近年來各國極力輔導
與推展之發電系統，如圖一 [1]。
本文乃就太陽能電池 (solar cell) 作初步介紹，並針對太陽能發電系統設計的相關概念作說明，以尋求最低建構成本及
最佳發電效益為目標。

文_呂坤福 孫旭輝 郭安婷 ( 計劃整合及研究專案部 PIRP )

何謂太陽能電池 (solar cell) 聚集，負電荷往 n 型半導體聚集，因而形成電位差，
以 p 型與 n 型半導體材料結合，構成正極與負極 接上負載後可將光能直接轉變成電能輸出的一種發
的電池，如圖二。 電方式，如圖三，但僅將光能轉換為直流電能，不
矽晶太陽能電池發電原理 會儲存能量。由於太陽能電池產生的電是直流電，
利用太陽能電池吸收 0.4µm ～ 1.2µm 波長的太 因此若需提供給家電用品或各式電器則需加裝直 /
陽光，使 p 型與 n 型半導體內電荷分離，產生正電 交流變流器，將直流電轉換成交流電，才能供電至
荷 ( 電洞 ) 與負電荷 ( 電子 ) ，正電荷往 p 型半導體 家庭或工業用電。

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NFPED JANUARY 2011