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1、III-V族太阳电池的现况与展望III-V族太阳电池的现况与展望之一最近国内投资市场有关III-V族太阳能电池议题逐渐升温！因为硅晶太阳能的原料缺货情况仍不得纾解，具有远见的企业家看到了硅晶太阳能空出来的市场商机，勇敢的展开新的冒险之旅。III-V族太阳能价值链 上游 核研所,全新,华上,晶电,禧通,佰鸿,亿光,Solfocus,Emcore,Spectrolab,Sharp,Concentrix, 中游 太聚,Solfocus,Emcore,Sharp,东贝 模组 核研所,华旭环能,海德威,台达电 系统 Concentrix,Sunball,Amonix,Sharp,DaidoSteel,S
2、olarSystems,Sol3g,GuascorFoton,Green&GoldEnergy图表:III-V族太阳能价值链 国内太阳能电池领域投入者众,除了大家熟知的单晶与多晶硅太阳能电池(主要的领导厂商包括中美晶,绿能,茂迪,亿通等),以及联电集团等投入的非晶硅薄膜太阳电池之外,聚光型砷化镓太阳能电池也逐渐受到重视,主因台湾在砷化镓半导体这一领域过去已经培养相当多人才,同时近年国内相关LED厂的营运实力颇佳,有足够的资源投入III-V族太阳能电池领域. 在高聚光型III-V太阳电池领域,国内目前已逐步发展成几个小Groups,包括台达电在今年(2007)三月与Spectrolab技术合
3、作,开发完成聚光型III-V太阳能电池（CPV）下游接收器模组.被波音併购的Spectrolab生产的砷化镓半导体太阳能晶片,市佔率全球市佔率接近70%.但是,最近美国政府管制砷化镓半导体太阳能晶片出口,使得国内厂商想要採购相关晶片困难度提高. 另外,则是以台湾核能研究所为核心,包括投入上游製程的全新光电,中游製程的新创公司太聚能源与东贝光电,以及下游模组华旭环能.其中华旭环能是由原核研所III-V族太阳电池研发团队为核心,以及华上光电转投资成立,而太聚则是由原稳懋半导体吴总经理创立.至于华上光电的砷化镓太阳电池磊晶研发进度,二种介面的转换效率约25%,目前正积极研发三种介面的晶片,希望转换
4、率能达到30%,才有机会进一步量产. 还有海德威与禧通,两家公司申请了具有"微共振腔之太阳能电池"美国与台湾专利,主要原理是企图利用微共振腔,让光束在微共振腔内震盪,使得光可在微共振腔内被有效吸收及转换成电子.这个概念与目前核研所等发展的高聚光型III-IV太阳电池有非常明显的区隔,目标市场锁定在可携带型太阳电池.目前禧通的生产的砷化镓半导体太阳能电池CPV,外型与LED类似,已开始嚐试在市面上铺货. 此外,佰鸿则选择与砷化镓磊晶大厂kopin,合作发展III-V族聚光型太阳能晶片;亿光也计画投入聚光型太阳能电池封装与接收器製作. III-V族太阳电池目前仍待克服的问题包括:晶片价格
5、过高,嚐试解决方法包括提高持续研发新的半导体材料与製程,提升转换效率,以及减少材料使用,包括回收基板,降低生产成本.另外,就是採用高聚光系统! 高聚光系统,虽然可以有效降低太阳能发电系统的单位发电成本,目前有部分厂商宣称在一定规模下,每瓦发电成本可以降到3美元,比硅晶太阳电池6~8美元便宜.但是高聚光系统也会延伸出其他问题,如透镜聚焦后晶片产生高温,必须降温,还有晶片在高温下的使用寿命问题,也必须解决.另外,还必须追日聚焦,让通过透境的光线能够持续聚焦在小小的晶片上,不过如果是在像台北这样的都市,由于阳光漫射情况严重,光线就不容易聚焦,转换效率就会打折扣,目前在地面使用高聚光太阳能发电系统还
6、是以沙漠地区最被看好,例如蒙古与澳洲等地方. 除此之外,台湾厂商目前才刚起步,半导体晶片转换率离国际大厂还有一段距离,美国政府也持续在管制相关高转换率技术,因此,实际量产的晶片转换率与高聚光太阳能发电系统成本是否能有市场竞争力,还是未知数!不过部份国外研究机构仍看好III-V族太阳电池在10年后(2017)的市佔率可以维持10~15%,相对于硅晶片的市佔率将减为30%,薄膜太阳能电池也有30%的市场空间,另外有机与染料敏化太阳能电池则有20~30%的可能空间. 本文编辑作者:泓能高晓龙 III-V族太阳电池专利佈局~台湾核研所(一) 表一:核能研究所台湾专利 虽然III-V族太阳
7、电池在太空上的应用已有长期的历史，但是在地面上的发电利用仍为一种新兴产业。由于近年来太阳电池市场快速成长，加上硅原料供应不足，非硅基太阳电池与相关技术相继获得重视，因此聚光型GaAs太阳电池也呈现相对的重要性。 美国GaAs太阳电池的主要厂商为Spectrolab与Emcore两家公司，我国主要研发机构为原子能委员会核能研究所，这些公司与机构已经展开相关专利的佈局，值得注意与研究。 核能研究所
