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材料世界網電子報--聚光型III-V族化合物太陽電池的近況發展


 
  材料世界網第 269 期電子報  

 

 

聚光型III-V族化合物太陽電池的近況發展

聚光型太陽電池是一種運用光學鏡片原理,將數百倍強度的太陽光照射在太陽電池上,再經光電能的轉換,用以供電的技術。由於它特別適用於日照時間長的沙漠地區,因而許多的廠商與投顧企業於近年來均興起,並加速於此種太陽電池的開發行列。據日本估算,目前聚光型太陽電池的模組轉換效率在35%、聚光倍率1000倍時,發電成本在10日圓/kW;若模組轉換效率提高至40%,則其發電成本將等同於核能發電廠的7日圓/kW。而目前的模組轉換效率最高值已可約達30%。日本方面是以2015年為目標,期望轉換效率達到35%的模組,得以達到實用的境界。

多重接合型太陽電池發揮最大功效
由於聚光型太陽電池是透過光學鏡片、反射鏡來做太陽光的收集,所以當其聚光倍率為500倍時,太陽電池的面積只需要1/500。因此,就高效能發電而言,若能搭配運用多重接合型太陽電池當屬最為合宜。由圖一所示各種太陽電池的發展趨勢圖可以看出,多重接合型太陽電池是各種太陽電池當中唯一可能讓轉換效率達到50%以上的電池。該型太陽電池屬多層構造。以三重接合型的太陽電池為例,其位屬Top Cell的InGaP,吸收紫外光與藍綠黃光(波長約達0.65μm);位屬Middle Cell的InGaAs,吸收紅光(波長0.65~0.85μm);而位屬Bottom Cell的Ge則吸收近紅外光(波長0.85~1.8μm)。由於其是吸收了廣大範圍波長領域當中的陽光來進行轉換而發電的,所以可讓高效能發電的需求得以實現。

圖一、各種太陽電池的發展趨勢圖 (Source:豐田工業大學山口真史教授;材料世界網整理)

以日本設置於愛知縣犬山市的驗證實驗系統(圖二)為例,該系統搭配使用了多重接合型太陽電池與雙軸的太陽追尾系統。夏季晴天之際,模組的轉換效率可達到26~32%。經實驗得知,該轉換效率高的太陽追尾系統,可讓電池模組每單位面積的發電量,高達約為結晶矽基太陽電池的1.7倍,而其發電量之所以會較高的主要原因之一就在所使用的多重接合型太陽電池,與一般結晶矽基太陽電池的吸收波長不同所致。唯多重接合型太陽電池是利用寬幅較廣的波長的光來進行發電的,所以若是在日照率低、可見光較弱的多雨地區,則其發電量會因之變少 ---《本文節錄自材料世界網「材料最前線」專欄,更多資料請點選 more 瀏覽

 

 
 

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科技生活的日新月異,高功能化與輕薄短小已是現代電子產品必須賦予的特色,然而當功能需求過高的情況下,短小化產品的設計將受限,因此今後的電子產品將被期待具有捲曲性,使之面積最大但攜帶體積最小,讓便利的生活隨時隨地都可以運用與享受。軟性電子(Flexible Electronics)技術正是為了迎合人類對於電子產品/ 設備的需求,朝向輕薄短小以及使用更具人性化的便利生活而開始蓬勃發展。在技術面的研發上,依據市調公司IDTechEx 於2007 年底調查顯示,全球已有超過一千六百個學術或研究單位以及公司投入,在2007 年幾乎成長一倍,說明了軟性電子技術在國際上之需求殷切性以及高度競爭性。研發技術的主題涵蓋了軟性顯示器技術、感測技術、有機顯示材料、有機半導體、印刷製程技術等,其應用的層面除了通訊、資訊之外,還擴及人性化與便利性的產品,例如電子報、電子廣告、購物與隨身醫療等生活化電子產品,因此軟性電子領域被譽為繼IC 半導體及平面顯示器兩兆產業之後的第三波創新。

圖一、Nokia 概念手機(a) Nokia 888;(b) NokiaMorph

Nokia 在2006 年即開始進行概念手機設計,包括腕帶手錶手機、Nokia 888 、Colors 、Acibo等, Nokia 888 如圖一(a)所示,是一台專門為自由和樂趣而設計的移動設備,使用者可以依據自己的需要任意改變它的型態,其市場定位主要針對喜好參加各式各樣不同活動的年輕消費者;它是使用液態電池,支持語音識別輸入,配備可彎曲的觸摸式螢幕,並具有一個簡單的可編程式機械裝置,來使它的形式能夠在不同的情況下發生改變。而後Nokia 在2008 年則展示了Morph 的未來概念手機,如圖一(b)所示。在現實的技術面上,軟性電子的理想要實現,在技術端有三個發展方向:一是降低現有半導體製程的溫度,直接將電晶體做在塑膠基板上,二是將玻璃或矽基板上的電子元件,以類似印版畫的原理蝕刻轉貼在塑膠基板上,第三個方向是使用全新的有機材料,以印刷或噴墨的方式來製造有機薄膜電晶體---《本文節錄自「工業材料雜誌263期」,更多資料請點選 more 瀏覽》

 

 
 

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