黃崇傑、葉峻銘／工研院綠能所
近年來太陽光電產品的競爭和市場波動令多數產業專家感到意外，找尋新的方向避開市場競爭是一可行的方式。隨著矽晶太陽電池技術持續朝高效率發展，在材料、製程技術、電池結構都還有發展的空間。文中參考了全球太陽光電研發的進展，介紹了幾種可能的技術發展方向，包括降低接觸電阻的新型銀膠、增加PV系統價值的新型雙面太陽電池製程，以及可再降低成本、提高效率的新型鈍化接觸結構，都是值得關注的方向。
本文將從以下大綱，就最近矽晶太陽電池的一些技術發展，做進一步說明。
‧前言
‧低接觸電阻的正面銀膠技術
‧雙面PERC電池技術
‧鈍化接觸技術
‧結語
【內文精選】
前言
我國太陽光電產業產值2016年為新台幣2,049億元（圖一所示），2017年達2,126億元，成長3.76%，其中太陽電池產值占比近五成達924億元，全球市占率約12.55%，產量約12,300 MW，全球第二。太陽電池以外銷為主，主要出口國為中國與越南，中國為全球主要模組供應國，但近年來中國與歐、美雙方等貿易問題，為規避關稅，近年出口越南、東南亞的太陽電池數量明顯增加。
圖一、我國太陽光電產業年產值
雖然國內的太陽光電產業產值仍持續成長，但因中國近年來在太陽光電領域的成長更為迅速，再加上內需市場及成本優勢，使國內業者不得不避開大陸產品的直接競爭，朝差異化、甚至新一代技術進行努力。
低接觸電阻的正面銀膠技術
正面銀膠是矽晶太陽電池達到高效率的關鍵材料之一，因為它是傳導光電流的重要通道。此外，由於矽的價格迅速下降，銀膠(Silver Paste; Ag Paste)已成為太陽電池生產成本中非常重要的一項。許多廠商（包括杜邦、賀利氏、碩禾、優陽）已經廣泛的研究，期望進一步改善銀膠的性能，更符合業者需求。過去大家較專注的是開發無鉛的玻璃粉材料，以穿透SiNx；近期大家更為關注的則是如何在更高阻值的射極(Emitter)表面，得到低的Ag/Si接觸電阻。（想要了解更多燒結機制及更深入的內容嗎？請登入會員下載下方附檔）
雙面PERC電池技術
隨著水上型太陽光電系統的進展，前後表面都能吸光發電的雙面電池模組也越來越受重視。目前市場已經超過GW需求，對於系統業者來說簡直是令人垂涎的前景，因為背面增加的發電量，許多使用者將其視為額外增加的收入，是可以長期持有的投資策略。以技術的角度而言，c-Si電池有許多手法可以達到雙面性能，然而對製造商而言，因為PERC (Passivated Emitter and Rear Cell)太陽電池市占率已超過30%，預期將成為市場主流，因此最簡單的思考方法是以現有PERC技術進行改善，製作雙面電池結構。
目前提出的兩種PERC雙面電池製程如圖四所示。圖四(a)的穿孔型(Perforation)製程與現今的PERC製程相同，都是利用 Laser將Al2O3/SiNx 鈍化層打開，再利用對位印刷，將鋁(Al)膠填在開孔處，最後進行燒結，形成背電場(Back Surface Field; BSF)及金屬電極。圖四(b)的燒穿型(Fire Through)製程則更簡單，直接網印Al膠，燒結後Al穿過鈍化層，形成背電場及金屬電極。
圖四、(a)穿孔型的雙面PERC製程；(b)燒穿型的雙面PERC製程
這兩種製程技術最大的挑戰，就是開發合適的Al膠材料及設計合適的電極圖案，以得到高效率雙面電池。因為Al膠電阻率~20 μΩ·cm比Ag膠高6倍，因此要降低在電流傳導的損失，就必須提高Al電極寬度、高度或電極數目。但是增加電極寬度及數目，都會減少吸光面積，影響背面發電量，所以增加電極高度、減少電極寬度及數目，為最佳的方向。
圖五為ISFH (Institute for Solar Energy Research in Hamelin)與Toyo Aluminium合作發表的Al膠結果。經由他們的努力，對鋁粉及添加的材料重新選擇調整，使Al膠外擴的情況大幅改善，新的PERC+ Al Paste在燒結後，已經可以做到120 μm以下的線寬，高度也可達20 μm以上。在電性部分，利用新的PERC+ Al膠，電池效率正面可達21.6%，背面可達16.7%；做成小面積雙面太陽能模組的結果如表一所示，正面效率達19.8%，背面達16.4%，雙面比(Bifaciality)達82%…...以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。
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