8月號特輯專文: 太陽電池模組技術發展

本文作者:admin       點擊: 2007-08-13 00:00
前言:
接續上/中篇對於太陽電池所需之上游矽材、矽晶片,及太陽電池製程與技術發展趨勢說明後,本文則接續淺述「太陽電池模組」與「太陽光電系統」之製程與短期內之技術發展趨勢。

太陽電池模組技術發展
承續上述矽晶體太陽電池之下游產品--太陽電池模組,其主要將太陽電池依據其轉換效率,為極大化模組之整體轉換效率的設計,經併聯與串聯後之產品,其製造過程如圖1所示。

以全球太陽光電之領導廠商,日本Sharp公司為例,其訂定歷年發展目標,主要以高效率、大尺寸,及建材一體為主軸。由於結晶矽太陽電池模組技術發展較為成熟,因此,相較結晶矽太陽電池模組,薄膜太陽電池模組技術發展所需較長的研發時程。

隨著太陽電池薄型化,自動化模組封裝技術的發展。模組技術障礙較低,故現階段大部分廠商仍多以人工替代機械設備,面對極具規模的市場,如何運用自動化技術替代人工,提升良率與規模經濟、整體配置效率。另外,為提升未來應用上的市場,結合建材與太陽光電模板的應用(BIPV),為太陽光電模組短期內發展的方向。

圖2:全球太陽光電模組產品發展

資料來源:Sharp;工研院材化所

太陽光電系統產品技術發展
呼應上述模組之發展方向,為強化太陽光電系統於都市城鎮上的使用,德國於2004年,其BIPV系統裝置量雖僅佔1%,不過,預期未來5-8年將會提升BIPV之使用率。

雖說Mega Pack System全球裝置量少,不過,德國已完成多項大型系統裝置,其包含:Hemau、Untergriesbach、Markstetten及Sonnen等計畫,總計約16.34MWp。

整體歐盟於太陽光電系統技術發展優先順序。而日本近年來,主要發展小型居家系統(Small Home System, SHS),主攻居家使用,未來將逐漸朝向產業用大型發電系統使用。

最後,就太陽光電系統關鍵技術之短期發展趨勢,可區分為BIPV、Solar Home System及Megawatt System三部分:
1.BIPV
* 半透光模組技術: 雙面使用玻璃,並需配合建築需要運用各種厚度之玻璃。
* Inverter小型化及美化設計技術: 配合建築型式,使用小數量之模組串接,故需使用多量但小型化之inverter,並可配合建物,加強外觀之美化。
* 模組支撐設計及安裝技術: 因應建築多樣化之要求,需設計選用適當之支撐設計,及特殊之安裝方式。
* 電力系統設計模擬技術: 為使BIPV能發揮最大效用,運用電腦模擬規劃系統架構,可獲得最大電力。
* 結構設計模擬技術: 由於BIPV模組亦為建材之一部份,故需符合建築法規對結構安全之要求,故需運用電腦模擬技術設計支撐結構。

2.Solar Home System
* Inverter-電池一體型電力調節器: 可避免於大型之社區內各戶裝置SHS,且併聯至電網時,使線路末端之電壓升高。

3.Megawatt System
* 區域電網電力變動偵測與控制技術: 由電力公司進行區域電網電力變動之偵測,若區域電力輸出變動劇烈時,可主動偵測與調節。

三、結論
前文將太陽光電供應鏈製程與技術發展作一簡述。目前矽晶體太陽電池供應鏈之技術發展,上游主要提升多晶矽材(Poly-silicon)之生產效益,而矽晶片次產業則強化Silicon使用效率,而太陽電池次產業技術發展目的,則為提升發電之成本效益,而系統與模組應用等終端次產業,則以擴大潛在應用市場為主。於此主軸之下,相關目的延伸作法與技術發展。

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