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》