太阳电池发展史

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太阳电池的发展，最早可追溯自1954年由Bell实验室所发明出来的，当时研发的动机是希望能提供偏远地区供电系统的能源，那时太阳电池的效率只有6%。接著从1957年苏联发射第一颗人造卫星开始，一直到1969年美国太空人登陆月球，太阳电池的应用可说是充分发挥。虽然当时太阳电池的造价昂贵，但其对人类歷史的贡献，却是金钱所不能衡量的。近年来全球的通讯市场蓬勃发展，各大通讯计划不断提出，例如Motorola公司的铱(Iridium)计划，将使用66颗低轨道的卫星(LEO)，Bill Gates 之Teledesic计划，预计将使用840颗LEO卫星，这些都将促使太阳电池被广泛地使用在太空中。
人类发展太阳电池的最终目标，就是希望能取代目前传统的能源。我们都知道太阳的能量是取之不尽用之不竭的，从太阳表面所放射出来的能量，换算成电力约3.8x1023 kW；若太阳光经过一亿五千万公里的距离，穿过大气层到达地球的表面也约有1.8x1014 kW，这个值大约为全球平均电力的十万倍大。若我们能够 "有效的"运用此能源，则不仅能解决消耗性能源的问题，连环保问题也可一併获得解决。目前太阳电池发展的瓶颈主要有两项因素：一项为效率，另一项为价格。
! g3 H+ V( ?8 d' M4 W- d在光-电转换的过程中，事实上，并非所有的入射光谱都能被太阳电池所吸收，并完全转成电流。有一半左右的光谱因能量太低(小於半导体的能隙)，对电池的输出没有贡献，而再另一半被吸收的光子中，除了產生电子-电洞对所需的能量外，约有一半左右的能量以热的形式释放掉，所以单一电池的最高效率约在25%左右，目前实验室所发出来的效率，几乎可达到理论值的最高水準。唯因製造过程复杂量產不易，因此价格普遍过高，不符合经济效益。这也是目前太阳电池发展最大的瓶颈。工业界一直在寻找降低成本的方法，目前所获的的成果包括：
# m# G& P9 R' C1 B8 \) F1、捨弃传统的CZ与FZ长晶方式，改用铸造硅晶锭(Silicon Ingot Casting)的方式。
# l8 o2 P; q0 U0 W5 g- v2、不用轮盘锯切割晶锭，改用线锯的方式切割，如此可节省约30 % 的材料成本。
3、ASE America 公司所研发出Edge-defined Film-fed Growth(EFG)的拉晶方法，此方法可拉出中空的八角形柱体，利用雷射切割就可得到10x10㎝2的晶片，可节省材料在切割上的损失。
4、採用薄膜技术，此方法可大量节省製造所需的材料，被认为是最具有低成本潜力的方式。
用薄膜技术製造的主要材料包括：非晶硅(a-Si)，硒化銦铜(Copper Indium Diselenide,CISe2)，碲化鎘(CdTe)，虽然薄膜技术被认为是最具有潜力的方式，但是目前还没有任何一个量產的技术，能够达到下列的要求：
1、沉积薄膜的速率在每分鐘一微米以上。
' f+ b7 L/ t1 _; S2、沉积的温度在600度C以下。
3、薄膜的厚度在十微米以下。
& p2 D* P) i7 g$ A1 B. n# J4、成长的晶粒(Grain Size)大小在一微米以下。
% Z; `4 f5 A' {7 j& B) f" z+ Q. J5、少数载子的扩散长度超过十微米。

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