平面顯示器（Flat Panel Display；FPD）與太陽電池兩者在元件的性能、機能、用途上雖然差異甚大，不過在形狀以及材料方面的確有不少的共通點。其中的共通點之一，就是兩者都使用非常多的薄膜材料，兩者的元件都採用由基板、厚膜/薄膜、機能層/保護層、電極等多種薄膜材料積層之後的結構。例如：平面顯示器的液晶面板，就使用多種類的薄膜材料；如液晶顯示原理中不可缺少的偏光膜、透明導電膜；可提高性能的增亮膜、光學補償膜、低反射薄膜以及構裝相關的各種薄膜等。
一、薄膜材料的研發重點
未來電子元件的研發設計重點將在於輕量、薄型、可撓化，該發展方向有助於減少電子元件的容積，並且降低少必須的能源耗費，另外，還具有高度的設計性。在輕薄、可撓曲等趨勢的帶動之下，平面顯示器以及太陽電池產品，也從原本的玻璃以及金屬等硬性材質，轉為選用具有高度可撓性的薄膜素材。而薄膜材料的選擇重點，在於可以保護半導體材料，也就是對於耐熱性，以及氧氣、水蒸氣的阻隔特性的要求。舉例來說，太陽電池模組背板會插入金屬箔片，對於封裝部分所使用之防濕性樹脂及橡膠材料的要求，其阻隔水蒸氣的穿透性要控制在10-2~10-4g‧m-2‧deg-1；而平面顯示器中的OLED基板當中，水分會降低元件的使用壽命，因此必需設置防止氧氣穿透的阻隔膜，水蒸氣的穿透條件要控制在10-5~10-5g‧m-2‧deg-1以下。以往的塑膠薄膜材料因缺乏阻隔特性，因此必須附加多種有機無機材料及阻隔層。至今尚未研發出可達到實用化，且充分具備高度信賴性的薄膜材料。
現行的解決對策之一，即利用在薄膜上介入玻璃層的方法，該方法係利用玻璃研磨法，以及將在玻璃基板上所形成的東西，轉印於塑膠上的方法，該方法可將超過50微米的玻璃層，留在具有可撓特性的薄膜上。其他的對策，則是使用不銹鋼等金屬箔材的案例，但是為了要改變金屬薄膜材料的表面特性，必需進行塗佈製程，這對要求高度穿透性的顯示器產品來說，將會帶來使產品變得不透明的限制。
於可撓式薄膜太陽電池的基板上，主要使用銅箔以及鈦箔、不銹鋼、聚醯亞胺、陶瓷等材料。於材料的技術課題方面，主要有熱膨脹係數的整合性、耐熱性、耐水性、耐藥品性、加工性、成本面等問題。目前在可撓化產品的研發上，主要以CIGS太陽電池以及非晶矽等薄膜太陽電池為對象，話雖如此，即便在結晶矽太陽電池領域，目前也積極展開可撓化的研發進展。於固體層的可撓化或許不甚容易，不過可利用1mm左右球體接合的矽材料，於聚光形狀的鋁薄膜上製作出一個彎曲面的外型。但是，若製作成可撓式的太陽電池模組，將可能會出現太陽電池性能降低的問題。如何使可撓式太陽電池模組的性能，維持在與使用硬式媒介的條件下同等級，是研發團隊尚待解決的重要課題---本文節錄自「材料最前線」專欄，完整資料請見下方附檔。
作者：材網編輯室/工研院材化所
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