能源－太陽能電池
- 4. 二、太陽能電池發展與應用
太 陽 能 電 池 自 1970 年 代 初 期 被 商 業 化 以
後，已歷經兩代:（１）單晶與複晶薄片及
（２）複晶元素及化合物薄膜，且在減少
材料消耗、提高吸收效率及光電轉換效率
的動機下，奈米柱或奈米介觀孔隙結構結
合超薄吸收層，及敏化染料等無機/有機混
成奈米電子收集層之第三代奈米結構太陽
能電池的構想也已被提出，並正受到各界
高度的重視。
- 8. 三、實驗原理與機制
太陽能電池原理介紹
太陽能電池的發電效果和其面積成正比，但一
般利用半導體晶片製作的大面積元件成本過
高，只適合在特殊場合使用；例如人造衛星。
而日常所使用的太陽能電池，一般是以玻璃當
作基板，在鍍上一層透明導電膜（通常是氧化
銦類的材料），成長成非晶態的矽薄膜，並形
成pn接面，雖然非晶矽太陽能電池的發電效率
與使用期限較晶體材料製作的差，但成本卻較
低廉，適合作為一般發電使用。
- 16. CIGS基本概念介紹
Efficiencies of Various Cells（Small Area）
• Single-crystal Si:24.7%（Wafers）
• Polycrystal Si:19.8%（Slices）
• Amorphous Si:14.5%（Thin Films）
• GaAs:25.7（Wafers）
• CIGS:19.5%*（Thin Films）*nrel conformed
• InGaP/GaAs/InGaAs tandem cell:33.3（Wafers）
• Ga（In）N tanden cell:>50%（May Be In The Future）
- 18. CIGS基本概念介紹
左圖為CIS （Chalcopyrite ;
CuFeS2）晶體結構，其
中：
A=Cu
B=In或Ga替換原子
C=Se
- 21. 掃描式電子顯微鏡基本介紹
掃描式電子顯微鏡，其系統設計由上而下，由電
子槍 (Electron Gun) 發射電子束，經過一組磁透鏡
聚 焦 (Condenser Lens) 聚 焦 後 ， 用 遮 蔽 孔 徑
(Condenser Aperture) 選擇電子束的尺寸(Beam Size)
後，通過一組控制電子束的掃描線圈，再透過物
鏡 (Objective Lens) 聚焦，打在試片上，在試片的
上側裝有訊號接收器，用以擇取二次電子
(Secondary Electron) 或 背 向 散 射 電 子
(Backscattered Electron) 成像。
- 24. 四、製程介紹
CIGS製程介紹
在CIGS吸收層的製備上有以下幾種方法：
1.多元素共蒸鍍
- 30. 1. 使用康寧玻璃（硼矽玻璃）做
Glass 為基板，其可使用在高溫
（800℃）製程且穩定性佳，不
易影響薄膜性質的優劣
2.
Mo 使用UHV系統在玻璃基板上鍍
Glass Mo，工作壓力為0.1~0.2 Pa，功
率200W
3.
CIG
Mo 使用HV系統在玻璃基板上濺鍍
Glass CIG合金薄膜前驅物，工作壓力
為0.2 Pa，功率80W
- 31. 4.
Se
使用鎢舟做為蒸鍍源，先以功
CIG 率90W進行預熱，再以120W進
Mo
行蒸鍍，壓力在7x10-3~3x10-2
Glass
Pa之間
100℃擴散處理
5.
Se
CIG +Se 100℃擴散處理30 min以使Se填
Mo 補進入粗糙的CIG薄膜，蒸鍍功
Glass 率維持80W以補充Se的損失
450~550℃硒化處理
6.
CIGS 450~550℃硒化處理20 min，使
Mo CIG +Se擴散薄膜及部份Se轉成
Glass CIGS，蒸鍍功率維持80W以補
充Se的損失
