[解密科技宝藏/可挠式CIGS太阳电池模组]

绿能当道，全球对于再生能源的发展都相当积极，各国政府都希望能够提高再生能源比例，而目前可利用的再生能源技术包含太阳能、风力、水力、地热、潮汐等。其中，太阳能是目前公认最干净的再生能源，也是最普遍且最常见的再生能源技术，太阳能电池更是绿能科技发展中相当重要的一块。

图一: 　薄膜型太阳电池具备可挠曲、可折叠等特性，适用范围更为广泛。

尽管太阳光似乎取之不尽，但太阳能通常必须依靠蓄电池来储存电能，而现阶段也有不少科学家投入太阳能电池系统的开发，尝试利用不同材质来制作太阳能电池，期望能达到最有效率的光电转换发电方式。就现阶段来看，常见的太阳能发电材料可分为矽晶圆、CdTe薄膜、CIGS薄膜、染料敏化薄膜、有机材料等，而常见的太阳能电池则主要可分为矽晶圆与薄膜型。

其中，薄膜型太阳电池由于具备可挠曲、可折叠等特性，适用范围更为广泛，因此也备受注目。为此，工研院绿能所江建志专案经理团队也开发了一款薄膜太阳能电池－硒化铜铟镓（Copper Indium Gallium Diselenide；CIGS）太阳能电池。

CIGS太阳能电池主要可分为真空制程与非真空制程，而工研院的CIGS太阳能电采用的是非真空制程，其原理是在极薄且可挠的不锈钢基板下电极溅镀一层Mo（钼），并使用工研院自行研发的CIG（铜铟镓）奈米浆料，以刮刀涂布与狭缝式涂布的方式，在不锈钢基板上覆盖一层CIG前驱物，并进行500℃的热处理，使前驱物形成CIG金属合金。

值得注意的是，工研院利用国内首座硒化氢实验室在CIG合金中导入特定比例的Se，形成CIGS化合物，此动作在太阳能电池吸收光能转化为电能中，扮演关键的吸收层，最后再依序镀上缓冲层、透明导电层、金属电极与保护层。

CIGS太阳能电池具备能量转换效率表现极佳、应用范畴不受限、制造成本低、能源与材料损耗低等多项优势。在能量转换效率的部分，目前国际上的研究，在真空制程的能量转换效率已可达到21.7%的成果，可媲美常见多晶矽太阳能电池20.4%的转换效率，而工研院的非真空制程也可达到14.6%。

对此，江建志经理回忆，能量效率从一开始毫无价值的2%，经过重重关卡提升到9%，再到发现新制程的12%，进而受到瞩目成为发展重点，甚至荣获第26、27届欧洲太阳能国际会议（EUPVSEC）薄膜太阳电池领域的最佳海报论文奖，这也意味着此技术在国际上的前瞻地位。

图二: CIGS太阳能电池具备能量转换效率佳、制造成本低等多项优势。

而尽管非真空制程能量转换效率较真空制程低，技术难度也较高，但是对比真空制程材料利用率仅有30%，非真空制程材料利用率高达95%以上，且制作时间较短，仪器设备投资也仅需真空制程的30%，而发电成本更可望降低至每瓦0.5~0.65美元，这让非真空制程CIGS太阳能电池极具成本竞争力。

除了成本优势外，薄膜的特性，让CIGS太阳能电池可使用软性可挠式基板，应用范围可拓展至过去硬式矽基太阳能电池无法应用的地方，如穿戴式电子产品、衣物、背包上；同时，软性可挠的特色，可以更弹性地应用于建筑物表面，或是结合遮阳棚、窗帘等，提高太阳能电池安装功效。除此之外，CIGS太阳能电池还能够搭配卷对卷印刷制程，进而降低制程成本与制造时间。

随着绿能需求的日益增加，太阳能产业已开始走向新一波的成长动能，而具备多项优势的非真空制程CIGS太阳能电池发展前景与潜力无限，预计将会为再生能源发展提供更多的助力，同时也引领台湾走向全球太阳能产业的领导地位。