臺灣太陽光電技術(shù)發(fā)展與重點研發(fā)成果

○文/本刊通訊員 劉曉陽 蔡金剛

臺灣太陽光電技術(shù)發(fā)展與重點研發(fā)成果

○文/本刊通訊員 劉曉陽 蔡金剛

太陽光電為利用太陽電池直接將太陽光能轉(zhuǎn)換成電力方式，目前已發(fā)展出多種材料太陽電池。為保護脆弱的太陽電池，需要封裝成太陽光電模組才能使用。太陽光電模組搭配轉(zhuǎn)換器、線材等組件就成為產(chǎn)生電能的太陽光電系統(tǒng)，依據(jù)裝置地點分為住宅、商用與地面三類。

圖1 2013年12月，臺灣“經(jīng)濟部能源局”舉辦太陽光電模組產(chǎn)品登錄說明會

太陽光電技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

在太陽光電產(chǎn)品大幅跌價，刺激全球太陽光電市場需求持續(xù)增長背景下，島內(nèi)太陽光電企業(yè)為擴大差異化，紛紛投入業(yè)界科專、主導(dǎo)性計劃，開發(fā)各種高轉(zhuǎn)換效率結(jié)構(gòu)太陽電池如金屬貫穿電極、前硼射極(N-Type)、以及CIGS薄膜、染料敏化等技術(shù)。島內(nèi)太陽光電產(chǎn)業(yè)技術(shù)將持續(xù)朝向高效率低成本、創(chuàng)新高附加值與能源技術(shù)服務(wù)等方向發(fā)展。

1. 硅晶太陽電池

目前由于太陽電池價格驟降，產(chǎn)業(yè)面臨嚴重成本降低壓力，而硅晶太陽電池中所占成本最大者為晶片(約60%)，其次為金屬電極(約20%)，故降低成本的重點為硅晶片薄化與銀電極的取代。另外，低成本高效率技術(shù)及新結(jié)構(gòu)太陽電池開發(fā)，也為降低單位發(fā)電成本方案。因此，發(fā)展目標與策略為：以薄晶片與非銀電極降低成本維持優(yōu)勢，以高效率新結(jié)構(gòu)太陽電池開發(fā)，提升品質(zhì)，創(chuàng)造競爭力，因應(yīng)未來趨勢。

以下為硅晶太陽電池未來主要發(fā)展方向：薄晶片高效率電池整合結(jié)構(gòu)，需開發(fā)高品質(zhì)薄晶片，并將目前現(xiàn)有技術(shù)整合，包含選擇性射極搭配表面鈍化及點接觸電極技術(shù)等，將晶片厚度減少至150微米，2014年開發(fā)完成技術(shù)，2015年量產(chǎn)化；非銀電極太陽電池，也可整合于薄晶片高效率電池整合結(jié)構(gòu)中，于2014年完成模組化技術(shù)，2015年商品化；n型晶片太陽電池結(jié)構(gòu)，2013年年底完成基礎(chǔ)技術(shù)開發(fā)，包含硼擴散及表面鈍化技術(shù)等，并且于2014年6月完成量產(chǎn)技術(shù)開發(fā)；異質(zhì)接面太陽電池結(jié)構(gòu)，將結(jié)構(gòu)調(diào)整至最佳化，于2014年底開發(fā)完成量產(chǎn)型技術(shù)并且于2015年底商品化；先期投入無切割損超薄晶片、電池等前瞻技術(shù)，以布局未來，建立下一代太陽電池的基礎(chǔ)。

2. CIGS薄膜太陽電池

銅銦鎵硒型(簡稱CIGS)太陽電池為目前薄膜太陽電池光電轉(zhuǎn)換效率最高者，CIGS太陽電池就制程而言可分為真空制程與非真空制程兩大類，真空制程以共蒸鍍制程與濺鍍后硒化制程為主流，目前島內(nèi)產(chǎn)業(yè)已投入開發(fā)的量產(chǎn)制程以真空濺鍍搭配后硒化制程，研究單位則在前瞻CIGS技術(shù)開發(fā)上針對非真空CIGS太陽電池技術(shù)進行研發(fā)。非真空制程可大概分為印刷涂布制程與電鍍制程兩大類為主，并搭配后硒化制程，相比較下非真空制程擁有低設(shè)備成本與高材料使用率等優(yōu)點，是未來有可能達到低發(fā)電成本太陽電池技術(shù)，具市場競爭優(yōu)勢。

3. 染料敏化太陽電池

目前除持續(xù)將染料敏化太陽電池模組制程技術(shù)授權(quán)給有意愿廠商外，另積極開發(fā)關(guān)鍵材料，如封裝膠材及膠態(tài)電解質(zhì)等，也逐漸將原有于玻璃基材上制程技術(shù)轉(zhuǎn)移至軟性基材(如高分子基材或金屬箔基材等)，也因應(yīng)高分子基材不耐熱缺點而開發(fā)出一系列低溫制程技術(shù)，同時暫緩提升效率策略，朝效率與穩(wěn)定性提升并進方式，期望能加速染料敏化太陽電池產(chǎn)業(yè)化時程，達到發(fā)電成本每峰瓦0.4美元以下。

4. 太陽光電模組

在太陽光電模組方面，有兩大重點目標：(1) 降低生產(chǎn)成本；(2)通過可靠性測試與模組壽命提升。為實現(xiàn)此目標，臺灣企業(yè)正致力于高效率太陽光電模組封裝技術(shù)開發(fā)以降低模組成本，模組壽命提升以降低太陽光電系統(tǒng)發(fā)電成本。目前封裝材料已占模組成本30%，封裝材料本地產(chǎn)化與高性能化為重要課題，封裝材料價格必須具有國際競爭力，以協(xié)助島內(nèi)模組產(chǎn)業(yè)降低成本，進入國際市場。封裝材料使用壽命提升與材料性能提升，與模組壽命及發(fā)電功率息息相關(guān)，也是未來持續(xù)研究方向。

新型高效率電池開發(fā)為目前電池研究方向，如PERC（鈍化發(fā)射極背面接觸）、HIT、N-Type與背電極等技術(shù)研發(fā)，整合電池模組以及材料技術(shù)，提升模組效率，并通過IEC國際驗證為目前發(fā)展方向，未來發(fā)展勢必朝高效率模組前進，降低生產(chǎn)成本。臺灣發(fā)展目標與策略為：以封裝材料本地產(chǎn)化，形成上下游供應(yīng)體系，降低成本維持優(yōu)勢。以高效率新結(jié)構(gòu)太陽電池模組的開發(fā)，增進模組壽命與產(chǎn)品可靠度，提升品質(zhì)，降低生產(chǎn)成本。

為應(yīng)對未來太陽光電高電壓系統(tǒng)降低成本的趨勢，對模組進行耐高電壓及相關(guān)材料特性研究，朝30年保證壽命是未來趨勢，針對此課題進行模組破壞機制研究，進行模組成品材料微結(jié)構(gòu)分析，探討壽命提升的技術(shù)改進。藉由廣角寬容技術(shù)研究，模組工作溫度降低研究，提升模組在系統(tǒng)發(fā)電量增加，增進太陽光電系統(tǒng)效益。

5. 太陽光電系統(tǒng)

為促進太陽光電系統(tǒng)設(shè)置普及化，臺灣企業(yè)正在提升太陽光電系統(tǒng)品質(zhì)認證及系統(tǒng)可靠度，通過系統(tǒng)發(fā)電量評估、系統(tǒng)測試與監(jiān)測、性能分析及故障診斷研究，提高系統(tǒng)建置前及長時間運轉(zhuǎn)的性能可靠度及穩(wěn)定性。

表1 島內(nèi)太陽光電產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)項目

產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展指標與時程

1. 硅晶太陽電池

近幾年來由于太陽能電池的供需不平衡導(dǎo)致電池價格持續(xù)下滑，因此島內(nèi)主要生產(chǎn)廠商從原本由海外統(tǒng)包設(shè)備引進技術(shù)紛紛轉(zhuǎn)向高效率制程開發(fā)，期望能與其他廠商產(chǎn)生差異化技術(shù)。常見技術(shù)如選擇性射極、N-type太陽電池及表面鈍化等結(jié)構(gòu)，許多公司已發(fā)表相關(guān)技術(shù)，并將上述技術(shù)整合開發(fā)高效率太陽能電池結(jié)構(gòu)，但尚未導(dǎo)入真正量產(chǎn)。其主要原因是近來太陽電池價格驟跌，每單位發(fā)電量的價格下降，以致提升效率伴隨所需投入的成本并不符合經(jīng)濟效益。故在島內(nèi)技術(shù)近期發(fā)展中，如何以較低成本、較簡單的制程，來達到效率提升，為主要推動重點。

另外，各公司也利用臺當(dāng)局“業(yè)界科專計劃”等資助開發(fā)更高效率太陽電池結(jié)構(gòu)，如異質(zhì)接面太陽電池及背電極太陽電池，但要應(yīng)用到商品化仍需一段時間。因此，島內(nèi)企業(yè)正在積極整合彼此技術(shù)優(yōu)點，搭配各學(xué)校及研究單位的成效積極投入，來強化自有技術(shù)市場競爭力。

表2 臺灣與海外太陽光電技術(shù)發(fā)展指標對比

2. CIGS薄膜太陽電池

CIGS太陽電池除了能提供優(yōu)秀光電轉(zhuǎn)換效率外，還能提供低制造成本的優(yōu)勢，因此島內(nèi)有許多廠商積極投入市場。島內(nèi)CIGS太陽電池量產(chǎn)技術(shù)基本聚焦于真空濺鍍技術(shù)，下一代非真空CIGS技術(shù)也在快速進展中，特別是美國投入相當(dāng)大能量研發(fā)非真空制程以用于生產(chǎn)CIGS太陽電池，非真空CIGS太陽電池關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展包括，次模組電極技術(shù)、次模組光吸收層技術(shù)、非真空CIGS次模組整線制程技術(shù)、CIGS硒化物奈米漿料技術(shù)等；CIGS太陽電池發(fā)展瓶頸，在于大面積量產(chǎn)技術(shù)尚未成熟，以及真空制程居高不下量產(chǎn)成本，因此研發(fā)目標開發(fā)以非真空制程、無鎘緩沖層搭配可撓式不銹鋼基板的CIGS太陽電池具全方位的市場應(yīng)用，且成本可低于真空制程30%以上，為下一代具市場優(yōu)勢的太陽電池技術(shù)。

非真空制程搭配無鎘緩沖層與可撓式不銹鋼基板，有著材料與制程和成本優(yōu)勢上的差異，雖然真空濺鍍制程的效率較高，但設(shè)備昂貴，且材料使用率僅三成，成本不易下降，使用硫化鎘為毒性物質(zhì)，不易銷往民生用途與環(huán)保法規(guī)嚴謹?shù)膰?，如歐盟與日本。硬式玻璃基板受限于形狀無法變化，市場應(yīng)用性低于可撓式基板。島內(nèi)目前已制備自主研發(fā)軟性不銹鋼鍍鉬基板，在吸收層CIGS上開發(fā)自制材料、CIGS薄膜卷對卷傳輸制程設(shè)備及自主涂布的系統(tǒng)；開發(fā)智慧自動化制造系統(tǒng)，以提升硒化氫高溫爐硒化產(chǎn)能及質(zhì)量。

在大面積緩沖層鍍膜設(shè)備開發(fā)部分，由于島內(nèi)企業(yè)對大面積緩沖層鍍膜設(shè)備需求強烈，目前已完成37厘米×47厘米大面積均勻厚度及穿透度的緩沖層鍍膜設(shè)備，未來擬技轉(zhuǎn)及協(xié)助島內(nèi)設(shè)備廠申請業(yè)界科專計劃，開發(fā)量產(chǎn)尺寸(60厘米×120厘米)設(shè)備，使研發(fā)成果落實。

3. 染料敏化太陽電池

染料敏化太陽電池特點為多彩、制程便宜以及可制作于軟性基材，且因其在低光和漫射光下也有尚佳發(fā)電效率，所以相較于其他太陽電池技術(shù)更適合應(yīng)用于室內(nèi)環(huán)境。近兩年來的技術(shù)發(fā)展方向以模組制程、關(guān)鍵材料開發(fā)與應(yīng)用整合三方面同步進行。

模組制程開發(fā)除精進原有玻璃基材電池制作外，也發(fā)展軟性染料敏化太陽電池模組，使太陽電池產(chǎn)品輕薄易攜。而關(guān)鍵材料開發(fā)以封裝膠材為主，以提升染料敏化太陽電池使用壽命為首，也可突破封裝膠材由外國公司掌握困境；并開發(fā)膠態(tài)電解質(zhì)和新型態(tài)透明導(dǎo)電氧化物，以進一步提高使用壽命。而應(yīng)用整合部分，以染料敏化太陽電池搭配無線感測器，利用染料敏化太陽電池在低光下可發(fā)電的特性，監(jiān)控并記錄室內(nèi)溫濕度變化；未來將搭配不同感測器(如氣體濃度、紫外線、建物震動等)，監(jiān)控室內(nèi)外環(huán)境變化和建物狀況，期望可達到隨處安裝、無需維護的環(huán)境。

4. 太陽光電模組

近幾年來由于太陽光電模組價格持續(xù)下滑，因此島內(nèi)生產(chǎn)廠商最主要方向為降低生產(chǎn)成本，藉由模組效率提升與封裝材料本地產(chǎn)化，來達到目的。模組主要成本結(jié)構(gòu)為太陽電池與封裝材料。島內(nèi)原本就有較深厚的材料工業(yè)基礎(chǔ)，遂有許多廠商投入新材料開發(fā)。

新模組封裝技術(shù)部分，隨著新型電池技術(shù)開發(fā)如PERC、HIT、N-Type與背電極等技術(shù)研發(fā)，整合電池模組以及材料技術(shù)，提升模組效率，并通國IEC國際驗證為目前發(fā)展方向。藉由廣角寬容技術(shù)研究，模組工作溫度降低研究，提升模組在系統(tǒng)發(fā)電量增加，增進太陽光電系統(tǒng)效益。為因應(yīng)將來高電壓系統(tǒng)以降低成本的趨勢，模組進行耐高電壓的研究，進行相關(guān)材料特性研究。模組朝30年保證壽命是未來的趨勢，針對此課題進行模組破壞機制的研究，進行模組成品材料微結(jié)構(gòu)分析，探討壽命提升的技術(shù)改進。

材料自主化開發(fā)，從早期開發(fā)關(guān)鍵材料EVA、導(dǎo)電銅箔焊帶開發(fā)，島內(nèi)關(guān)鍵封裝材料近年發(fā)展技術(shù)又更加精進，EVA（乙烯-醋酸乙烯酯共聚物）材料研發(fā)開發(fā)出符合模組電致衰減測試與耐黃變高使用壽命的材料，背板材料降低生產(chǎn)成本開發(fā)，并致力于高反射與降低模組工作溫度的功能性研究。

在模組設(shè)備開發(fā)，近年來已發(fā)展成整線自動化封裝設(shè)備，包括焊接機、大型封裝壓合機、組框機、EL檢測設(shè)備與輸送線等，再搭配海外知名模擬器，形成整線自動化封裝設(shè)備內(nèi)外銷。以因應(yīng)未來市場的需求，多層式模組封裝壓合機的開發(fā)，也有豐碩成果。

模組驗證測試能量，島內(nèi)目前已有多家IEC 61215、IEC 61730驗證測試實驗室，可進行的模組測試項目已包括IEC 61215、IEC 61646品質(zhì)測試及IEC 61730、UL 1703的安全測試、防火測試等，有效縮短島內(nèi)廠商新產(chǎn)品驗證時間，增加島內(nèi)廠商打入歐、美、日市場的競爭力。

近年來測試重點為模組廠商引進使用新開發(fā)本地產(chǎn)材料，如EVA、導(dǎo)電銅箔焊帶與背板等材料驗證測試。同時發(fā)展新測試能力，島內(nèi)企業(yè)根據(jù)國際目前測試草案，對太陽光電系統(tǒng)衍生模組問題進行產(chǎn)品驗證，其他如鹽霧試驗與氨氣試驗?zāi)壳耙苍谶M行相關(guān)驗證，以增加島內(nèi)廠商進入歐、美、日市場的競爭力。

太陽光電系統(tǒng)技術(shù)重點

隨著臺當(dāng)局積極推動陽光屋頂百萬座政策，以及太陽光電系統(tǒng)普及與健全設(shè)置環(huán)境構(gòu)建的形成，島內(nèi)太陽光電系統(tǒng)設(shè)置量不斷快速增長，提升系統(tǒng)品質(zhì)效能及安全性、可靠度相當(dāng)必要，并且在金融貸款機制需求與要求下，系統(tǒng)檢、監(jiān)測與診斷評估技術(shù)更是不可或缺。因此，如何構(gòu)建一套可用率高的監(jiān)測系統(tǒng)，配合現(xiàn)場檢測技術(shù)與故障診斷、損失因子分析、老劣化評估等技術(shù)成為重要的研究與發(fā)展重點。運用這些檢測、診斷與評估技術(shù)可強化系統(tǒng)的運維安全與可靠度，并增加系統(tǒng)性能與效益。另一方面，強化系統(tǒng)多元化、多功能性的應(yīng)用，以及BIPV（太陽光電與建筑結(jié)合應(yīng)用）與建筑節(jié)能減碳整合的研究發(fā)展也是歐、美、日等國家的應(yīng)用發(fā)展趨勢。各技術(shù)重點說明如下：

1.光伏發(fā)電系統(tǒng)營運管理平臺

光伏發(fā)電系統(tǒng)營運管理平臺技術(shù)近期發(fā)展重點在于除了發(fā)電量監(jiān)測、系統(tǒng)性能評估、系統(tǒng)異常示警、即時故障診斷、管理與異常事件報告等功能外，更進一步納入光伏發(fā)電系統(tǒng)維修保養(yǎng)服務(wù)，例如：維保品質(zhì)評估建議、預(yù)防性光伏發(fā)電系統(tǒng)保養(yǎng)提醒、指派維修時程規(guī)劃、系統(tǒng)元件壽命及可靠度管控、同時可根據(jù)顧客歷史服務(wù)歷程紀錄，提供有關(guān)顧客系統(tǒng)設(shè)計規(guī)劃建議書。

2.光伏發(fā)電故障診斷及損失因子分析技術(shù)

進行光伏發(fā)電故障診斷及損失因子分析技術(shù)開發(fā)，并整合系統(tǒng)營運管理技術(shù)，發(fā)展具高階診斷能力的光伏發(fā)電系統(tǒng)維運管理平臺，早期發(fā)現(xiàn)及快速解決系統(tǒng)故障或異常，降低發(fā)電損失。

3.多媒體監(jiān)測系統(tǒng)

目前朝向整合使用者自定多媒體內(nèi)容與太陽光電監(jiān)測資訊于LED電視墻或電視熒幕等；配合使用者自行加入形象影片/畫面、廣告插播等內(nèi)容，為太陽光電監(jiān)測系統(tǒng)呈現(xiàn)內(nèi)容增值及彈性設(shè)定的功能。同時可提供使用者現(xiàn)場或遠程查詢系統(tǒng)運轉(zhuǎn)狀態(tài)，快速掌握光伏發(fā)電系統(tǒng)運轉(zhuǎn)資訊，提升光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電性能與可靠度，并減少人員出勤，降低運維成本。

4.太陽光電與建筑結(jié)合應(yīng)用(簡稱BIPV)技術(shù)

BIPV磁磚模組產(chǎn)品開發(fā)為利用多晶硅彩色太陽電池與磁磚一體封裝，成為BIPV磁磚建材模組，配合磁磚干掛工法，將太陽光電磁磚模組裝置于既有建材外部，除當(dāng)作外飾建材及發(fā)電設(shè)備外，可配合設(shè)計達到隔熱、排熱的建筑節(jié)能功效，不但具有磁磚的功用，更可實質(zhì)提供電力供應(yīng)建筑內(nèi)部需求使用，同時達到隔熱的功能，發(fā)揮BIPV應(yīng)用的多功能附加值。在BIPV的規(guī)劃設(shè)計方面，導(dǎo)入BIM建筑3D資訊管理模型構(gòu)建技術(shù)，應(yīng)用于BIPV整合低能耗建筑的規(guī)劃、設(shè)計、建置及維護等過程的建置程序，強化BIPV低能耗(節(jié)能)建筑的設(shè)計、施工、構(gòu)建、變更與維護管理能力。

5.太陽光電及熱能復(fù)合模組/系統(tǒng)(簡稱PVT)

為推動太陽光電系統(tǒng)多元化應(yīng)用，開發(fā)太陽光電及熱能復(fù)合模組及示范應(yīng)用系統(tǒng)，并利用TRNSYS軟件構(gòu)建系統(tǒng)暫態(tài)模擬分析工具，尋求最佳化的光伏發(fā)電T模組構(gòu)造方式及系統(tǒng)設(shè)置方式。

6.光伏發(fā)電整合儲能應(yīng)用

首先推動光伏發(fā)電整合儲能的家用直流負載電網(wǎng)技術(shù)開發(fā)，并解決關(guān)鍵突破要素，進而配合電網(wǎng)級儲能技術(shù)進行應(yīng)用研發(fā)，主要包含水力發(fā)電、壓縮空氣儲能、蓄電池的部分則包含鈉硫電池、氧化還原電池、鉛酸電池、鋰電池、地?zé)帷w輪等技術(shù)。

圖2 太陽光電與建筑結(jié)合一體式建筑

重點科技成果

1. 硅材技術(shù)發(fā)展

以往臺灣依賴海外進口多晶硅原料，如今企業(yè)引進多晶硅原料生產(chǎn)設(shè)備，并開始供應(yīng)多晶硅原料給島內(nèi)硅晶生產(chǎn)公司所使用，改善了過去單純依賴海外進口的缺點，對于平穩(wěn)島內(nèi)硅原料價格產(chǎn)生相當(dāng)助益。截至2013年底為止，硅原料不再出現(xiàn)2008年供需不平衡狀態(tài)。對于硅晶生長與晶片生產(chǎn)技術(shù)，近年來單晶硅與多晶硅的市占比率仍然接近，島內(nèi)單晶硅生產(chǎn)技術(shù)與海外不相上下，而多晶硅生產(chǎn)技術(shù)近年已經(jīng)領(lǐng)先海外，開發(fā)高規(guī)格多晶硅具有更良好晶片品質(zhì)，其晶片的缺陷較傳統(tǒng)多晶片來得低，其太陽能電池具有更高能量轉(zhuǎn)換效率。晶片未來發(fā)展目前朝低成本的薄晶片生產(chǎn)技術(shù)，晶片厚度將由目前主流180微米朝向降低到150微米，未來還可能進一步降低厚度。

2. 結(jié)晶硅太陽電池技術(shù)發(fā)展

目前產(chǎn)品化硅晶太陽電池結(jié)構(gòu)大多為傳統(tǒng)制程，為非常成熟商品，但目前面臨更高效率提升需求，因此，各種新技術(shù)都被導(dǎo)入到傳統(tǒng)硅晶太陽電池結(jié)構(gòu)中，希望能大幅提升太陽能電池轉(zhuǎn)換效率。目前許多島內(nèi)大廠已經(jīng)將高阻值射極導(dǎo)入量產(chǎn)化，平均效率可達到19.3%以上，結(jié)合表面鈍化結(jié)構(gòu)，效率更可達到20%。其他技術(shù)方面，如電鍍電極技術(shù)、背電極結(jié)構(gòu)技術(shù)、異質(zhì)接面結(jié)構(gòu)技術(shù)等，均已具備基本技術(shù)能量，但尚未達到真正量產(chǎn)化，未來發(fā)展方向為整合目前的高效率技術(shù)，尋找效益最大的高效率低成本解決方案。

在新型太陽電池開發(fā)方面，目前金屬貫穿電極太陽電池，多晶太陽電池效率已達18.5%。氧化鋁表面鈍化技術(shù)，用于前硼射極N型硅太陽電池上，平均效率也達20%以上。

3.CIGS薄膜太陽電池技術(shù)發(fā)展

目前島內(nèi)CIGS薄膜太陽能電池廠商，大多處于新購設(shè)備整裝及試量產(chǎn)階段，廠商以購買設(shè)備引進技術(shù)方式進行量產(chǎn)，后續(xù)高效率技術(shù)尚無著落，勢必再花錢買技術(shù)。為了解決此一技術(shù)瓶頸推動未來島內(nèi)CIGS產(chǎn)業(yè)發(fā)展，必須投入真空高效率(＞20%)及非真空可印刷式軟性CIGS薄膜太陽電池技術(shù)開發(fā)。

島內(nèi)業(yè)界已生產(chǎn)全世界最大尺寸110厘米×140厘米CIGS薄膜太陽能模組，并通過TUV測試認證的合格廠商，電池模組效率可達11%。

4. 染料敏化太陽電池技術(shù)發(fā)展

染料敏化太陽電池特點為多彩和低光發(fā)電，可提供美觀并具環(huán)境能源采集功能。染料敏化太陽電池技術(shù)為少有的從材料、設(shè)備、制程和應(yīng)用，皆可于島內(nèi)現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)中完成技術(shù)，且經(jīng)由近幾年來技術(shù)研發(fā)，業(yè)界對于染料敏化太陽電池技術(shù)來源和產(chǎn)品穩(wěn)定性憂慮已可漸漸解除。顯見染料敏化太陽電池已由原本僅有材料和設(shè)備商愿意投入額外資源研發(fā)，已漸漸有企業(yè)開始嘗試電池制造，且應(yīng)用方向也漸漸開始萌芽。

表3 島內(nèi)太陽光電技術(shù)發(fā)展時程

5. 太陽光電模組技術(shù)發(fā)展

島內(nèi)自1995年投入太陽光電模組技術(shù)開發(fā)以來，積極建立各種產(chǎn)品開發(fā)與制程技術(shù)，已在島內(nèi)建立良好基礎(chǔ)，目前在標準型太陽光電模組與雙層玻璃透光型模組生產(chǎn)設(shè)備都朝自動化量產(chǎn)設(shè)備。因島內(nèi)市場規(guī)模較小，仍以歐美日國際市場外銷為主，但近年來增長迅速，同時搭配島內(nèi)材料自主化開發(fā)，更有助于企業(yè)快速發(fā)展，增長力道十分可期。

模組以發(fā)電系統(tǒng)使用導(dǎo)向，市場上仍以一般型模組及雙面玻璃型模組兩款發(fā)電基本商品，無太多實際變化，加上模組廠商毛利低、成本壓力大，戶外使用產(chǎn)品尚需有25年產(chǎn)品保證壽命，以及25年發(fā)電量承諾等壓力。

島內(nèi)太陽光電模組產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面，島內(nèi)總產(chǎn)能約1700兆瓦，廠商約20余家，年產(chǎn)量可望超過500兆瓦，模組產(chǎn)品以一般型太陽光電模組為主，少部分幾個系統(tǒng)案為雙層玻璃透光型模組。近年來島內(nèi)安裝量增加，2013年高達175兆瓦對島內(nèi)模組廠產(chǎn)銷有很大貢獻。出口方面由過去歐洲更進一步開擴美國與日本市場。目前封裝材料本地生產(chǎn)化方面以銅箔焊線最為成功，銅箔焊線本地產(chǎn)占有率80%以上，其它如背板材料、EVA、接線盒等也在逐漸增加。

6. 太陽光電系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展

早期系統(tǒng)技術(shù)研究偏重在示范設(shè)置、回報發(fā)電量資料搜集、故障原因調(diào)查與發(fā)電量遠端監(jiān)測技術(shù)等研究，通過研究計劃進行獨立型系統(tǒng)與并聯(lián)型系統(tǒng)的現(xiàn)地運轉(zhuǎn)發(fā)電效果實證研究，其成果作為推廣設(shè)置的示范參考。近年來，臺當(dāng)局大力支持太陽光電系統(tǒng)研究計劃，在系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)新方面進展快速并具有優(yōu)異表現(xiàn)，系統(tǒng)技術(shù)成果包括：

圖3 別具特色的太陽光電設(shè)施

目前島內(nèi)已有幾家企業(yè)發(fā)展光伏發(fā)電系統(tǒng)營運管理平臺，但功能有多有少，各不相同，目的都是希望即時掌握系統(tǒng)運轉(zhuǎn)狀況、發(fā)電量與性能情形，快速解決系統(tǒng)故障或異常狀態(tài)，降低發(fā)電損失。主要功能包含：發(fā)電量監(jiān)測、系統(tǒng)性能評估、系統(tǒng)異常示警、即時故障診斷、場域資訊即時分析、管理與異常事件報告、成本估算、分析報表與運維優(yōu)化等。

2011年完成兩種光伏發(fā)電故障診斷法Earth Capacitance Measurement (ECM)與Time-Domain Reflectometry (TDR)的建立，并以2千瓦現(xiàn)地光伏發(fā)電系統(tǒng)進行驗證。ECM法檢測10片模組斷點位置試驗，最大誤差3.2% (1片模組距離以內(nèi))。TDR檢測法可檢測串列斷點，也可分析出劣化模組位置，未來可發(fā)展成光伏發(fā)電組列檢測工具或結(jié)合光伏發(fā)電系統(tǒng)維運管理平臺，進行線上故障檢測。2012年完成系統(tǒng)發(fā)電量損失因子分析技術(shù)整合運維管理平臺功能，可提供即時系統(tǒng)發(fā)電異常原因分析。

圖4 花瓣型太陽光電照明裝置

通過光伏發(fā)電多媒體監(jiān)測系統(tǒng)可同時顯示監(jiān)測資訊于LED及電視屏幕上，具備現(xiàn)場或遠端查詢光伏發(fā)電發(fā)電量功能，提供企業(yè)隨時掌控管理多處光伏發(fā)電案場運轉(zhuǎn)情形，并可及時發(fā)現(xiàn)異常情形而進行改善，達到降低運維成本與提升系統(tǒng)運轉(zhuǎn)品質(zhì)目的。

BIPV/GM磁磚模組開發(fā)，其產(chǎn)品通過耐久性測試及抗風(fēng)壓測試，并建立1千峰瓦BIPV/GM的示范應(yīng)用案例，作為設(shè)置施工與應(yīng)用展示用。以BIM技術(shù)進行隔熱、通風(fēng)與散熱能耗模擬及材料選用設(shè)計，并針對空調(diào)、插座等負載進行用電控制，實現(xiàn)全年100%以上光伏發(fā)電自主電力的BIPV能源建筑示范應(yīng)用與展示。

2012年完成一套太陽光電及熱水復(fù)合應(yīng)用系統(tǒng)，本系統(tǒng)選擇多晶硅光伏發(fā)電模組與金屬管板整合光電及熱水復(fù)合模組，電力設(shè)置容量為1.44千峰瓦。通過熱回收機制提供500L熱水供餐廳廚房使用，光電熱回收可提高單位面積下太陽能使用率，且提供有限面積下太陽光電及熱水共生應(yīng)用。另一方面，集熱過程中可降低太陽光電模組溫度，間接提高模組使用壽命。未來將朝建立模組性能測試規(guī)范、模組安全及可靠度驗證、工業(yè)制程預(yù)熱及室內(nèi)溫水游泳池等應(yīng)用示范方面，提高光電及熱水復(fù)合模組及系統(tǒng)應(yīng)用。

島內(nèi)目前主要將開發(fā)高安全/長壽命大型動力鋰電池與智慧型儲電元件與系統(tǒng)，高安全動力鋰電池技術(shù)主要包括安全電極及電解液技術(shù)、高能量長壽命鋰電池材料、高能量動力鋰電池及模組平臺技術(shù)，通過此技術(shù)可提升電池的使用年限及提升電池的安全性。