高輸出功率太陽光電模組的技術發展趨勢

 

刊登日期:2015/9/5
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本文介紹最新國際半導體設備與材料產業協會(SEMI)的國際太陽光電技術指標趨勢,探討新型太陽電池、模組技術與相關關鍵材料的未來發展與技術預測,並且針對高輸出功率太陽光電模組的功率提昇研究做探討,期在新型高效率電池的快速發展中,預先了解模組技術發展及其項目,帶動未來相關模組技術與組件材料、整合電池模組以及材料技術,開發符合高輸出功率、低成本與高可靠度的模組技術。

太陽電池技術發展趨勢
近年快速發展的高效率電池,如圖一所示,導入射極鈍化及背電極電池可提升效率約 0.5~1%,多晶PERC太陽電池效率已達 20.8%,若改善光捕捉與電極遮蔭,如電池表面織化與細線網印最佳化,進一步可提升至 21.3%;其他需要整合新電池模組結構以及材料技術,如①雙面玻璃製作透光型模組封裝雙面電池若設置於屋頂容易重量過載,需要發展輕量化背板可降低模組重量約 40%;②異質接面太陽電池的發展重點在於低溫模組化技術;③背電極考量低成本的整線自動化設備及其產品可靠度;④銅電極電池是非銀電極、銀膠減量的一種發展技術,如電鍍銅技術、銅膠開發等,預計2025年每片太陽電池的銀膠將減少至 0.04g。

模組技術發展趨勢
減少電池至模組的封裝損失(CTM)是極為重要的課題。目前單晶電池CTM損失約 3~5%,多晶電池CTM損失約 1~3%,預計 2016年多晶電池;2018年單晶電池均可達零封裝損失。隨著太陽電池效率提升,同步帶動日新月異的模組相關新封裝技術與關鍵材料開發,如薄型玻璃將由厚度 3.2 mm減薄至 2.5 ~2 mm,可減輕重量 15~30%與減少材料吸收,並發展提升模組輸出功率的抗反射玻璃表面。

高輸出功率模組技術
圖四為模組光學損失示意圖,模組陣列安排可分為電池的主動區域與無電池的非主動區域,依照不同區域需求可發展封裝材料最佳化選用技術,其中主動區域包含含①封裝材料疊層損失(模組結構:空氣/玻璃/EVA/太陽電池);②太陽電池表面EVA/電池界面約3.4%的光學損失,……

圖四、模組光學損失示意圖
圖四、模組光學損失示意圖

圖五所示為電極串接焊線會產生光學遮蔭損失(3BB與4BB約為 2.6%、2.9%之電池面積),改善方法是將入射至電極遮蔭區域的反射光,藉由光捕捉效應將遮蔭區域的光能量回收利用,如採用壓花焊線,於焊線表面預加工為金屬反射結構,控制反射光角度而達到光捕捉目的,遮蔭改善可提升功率 1~1.9%;另外,低溫串接製程也是另一項技術重點,開發不同成分的低溫焊接合金焊料,使降至電極串接焊線的製程缺陷,如微破裂、翹曲等,適應未來異質接面電池、(超)薄電池等技術發展……以上為部分節錄資料,完整內容請見下方附檔。

圖七、電池陣列擴寬間隙之光捕捉增益
圖七、電池陣列擴寬間隙之光捕捉增益

作者:彭成瑜、溫尚燁、紀仲嘉、黃振隆、林福銘/工研院綠能所
★本文節錄自「工業材料雜誌」345期,更多資料請見下方附檔。


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