多晶矽太陽能電池具效能與優勢

高光電轉換效率、可撓式基材設計，目前以CIGS硒化銅銦鎵材料製成的薄膜太陽能電池較受市場注目。資料來源：Empa

太陽能電池市場競爭激烈，多晶矽(Polysilicon)太陽能電池持續朝高光電轉換率特性改善，同時兼具較佳之單價優勢，而CIGS(硒化銅銦鎵)產品，雖在光電轉換效率略遜一籌，但挾其材料特性，則朝建築整合型太陽能系統(Building Integrated Photovoltaic，BIPV)與大型電廠應用方向整合…

太陽能電池產業，在業者選擇不同的切入點進行產品定位，就會有截然不同的市場規模與獲利能力，為了避免過度集中在某些應用或技術領域過於集中造成應對市場需求調整不易，規模較大的太陽能電池廠也會朝橫向購併不同技術方案的業者，擴充自己的產能與技術領域。

多晶矽成本/轉換效能俱佳 成為發展綠能源首選

在2013-2014年的太陽能光電市場中，以多晶矽(Polysilicon)太陽能電池相關技術與生產投入最為顯著，在2013年因大陸多晶矽太陽能光電廠競價與產能失衡問題，雖導致多晶矽太陽能電池價格流血競爭，但也因為適逢大陸、日本市場在政策補貼需求挹注下，逐漸使終端價格趨於穩定、止跌回升，逐步擺脫持續下滑的價格走勢。

觀察全球太陽能電池發電裝置需求，總體需求量仍可達到40GW水準，尤其在歐洲、日本、大陸市場需求與其他國家針對石化能源用量減量、裁減核能發電依賴程度的政策方向，未來對太陽能光電這類潔淨能源的需求將越來越高，甚至為了爭取補貼，也吸引不少大型機構紛紛投資大型太陽能電廠，帶動全球的太陽能電廠、系統與裝置需求量驟增。

多晶矽有模組成本優勢 但較適合日照與空間充足設置條件

以現有主流的矽晶太陽能電池來說，在模組成本、終端價格可以說是極具競爭力，加上光電轉換效率佳，裝置設置市場需求強勁，一直是太陽能光電能源應用的主力產品，尤其是大陸矽晶太陽能光電模組廠的競價策略，也促使矽晶太陽能電池價格更具性價比，對應刺激應用市場走揚。相對在以硒化銅銦鎵(Copper Indium Gallium Diselenide，CIGS)為主的太陽能電池技術方案業者，雖在光電轉換效率無法與矽晶太陽能電池直接抗衡，但也藉由硒化銅銦鎵(CIGS)特殊的材料特性，積極進軍建築整合型太陽能系統(BIPV)應用領域。

若比較目前市場較熱門的多晶矽與CIGS兩大太陽能光電技術方案，可關注使用不同技術方案的太陽能電池板的Pmax數據，以多晶矽太陽能電池主流規格的Pmax約在300-350W，而CIGS太陽能電池模組的Pmax約在130-150W，雖然看Pmax數據是多晶矽太陽能電池模組優於CIGS，但由於兩者的光電轉換特性不同，也會連帶因為使用環境或日照條件差異，造成有些設置情境仍是以CIGS總和的光電轉換效能會勝於多晶矽太陽能電池模組狀況，所以光是比較Pmax並非務實的比較方式，而應是評價太陽能發電系統的整體成本、使用年限、日照條件與平均轉換能源效率，進行整體評估會更為精準。

CIGS薄膜太陽能電池 軟性基材可進軍BIPV用途

硒化銅銦鎵(CIGS)為薄膜式太陽能電池眾多技術方案中的一種，也是目前薄膜式太陽能光電電池模組終光電轉換效率較佳的方案，CIGS的優勢在於可搭配軟性基板製作可撓的結構設計，若與矽晶/多晶矽太陽能光電電池模組相較，最大的特色在於使用的矽原料相對較少，而在優化後的光電轉換效率甚至可以達到20%左右，加上硒化銅銦鎵太陽能電池模組於生產過程中，所耗用的能源僅矽基架構的太陽能光電電池模組一半，在光電轉換效率、生產低成本優勢初期被市場所看好，但成本問題文前也有提過，多晶矽太陽能電池模組因為市場競價與產能過剩，光比較終端產品成本已未有太大差異，設置條件反而會更關注電池模組的使用特性與設置條件。

一般來說硒化銅銦鎵(CIGS)太陽能電池採用的化合物半導體材料，會隨著製程中的銦鎵含量不同使其對日照的吸收範圍可自1.02ev~1.68ev不等，而在實驗室測試環境中硒化銅銦鎵技術方案的太陽能電池模組光電轉換率可達到19.5%，如果發電設備太陽能光電電池模組再搭配物理聚光裝置輔助、或自動化追日系統整合，其電池模組的光電轉換率甚至可以達到30%，另外針對建築整合型太陽能系統(BIPV)應用領域，硒化銅銦鎵(CIGS)太陽能電池採用軟性塑膠基板進行整合，則其電池模組的光電轉換率可達14%以上。

CIGS若採卷對卷式量產 終端模組成本將更低

而硒化銅銦鎵(CIGS)薄膜太陽能電池與一般太陽能電池的結構差異，主要是CIGS在光電層和導電玻璃之間多了硫化鉻(CdS)緩衝層(buffer layer)，其載板也可製成可撓性材質設計，也讓硒化銅銦鎵(CIGS)薄膜太陽能電池也能以低成本高效益的roll-to-roll卷對卷方式進行量產。

由於硒化銅銦鎵(CIGS)薄膜太陽能電池的日照吸收範圍大，尤其是對照結晶矽材料特性，CIGS為直接能隙材料特性可在波長400至1,200nm光譜下的照度，太陽能電池模組均可吸收日照進而轉換成電能，因此，晨間太陽升起至下午日落、不管天候陰晴，硒化銅銦鎵(CIGS)薄膜太陽能電池可以說是只要有日照就會發電。而在弱光條件下在硒化銅銦鎵(CIGS)薄膜太陽能電池上也能持續轉換電能，反而是多晶矽太陽能電池若在弱光或低日照設置條件，其輸出能量反而會銳減，甚至無輸出電能，若比較單日平均產生電能水準，相同條件下的不同架構太陽能電池的電力單日總輸出，硒化銅銦鎵(CIGS)薄膜太陽能電池反而會略勝多晶矽產品，甚至在日照不足或是天候變化大的設置地區，硒化銅銦鎵(CIGS)薄膜太陽能電池會有較大的使用差距。

都會區太陽能電池模組用途 CIGS較寬日照吸收範圍更具優勢

另在設置條件方面，也是硒化銅銦鎵(CIGS)薄膜太陽能電池的架構與可撓設計優勢，硒化銅銦鎵(CIGS)薄膜太陽能電池可配合基板形狀或是製於軟性基板之上，使太陽能電池模組可以達到更多樣的設計條件，例如，用於建築外牆或是梁柱整合設計，設置條件不像平整造型的多晶矽太陽能電池模組一般，僅能設置於廣場、頂樓空曠空間，若能彈性利用建物的棚架、梁柱、造形外牆，將可大幅提升太陽能電池裝設密度，進而提升整體發電能量儲備。

基本上多晶矽太陽能電池模組，在應用市場具有較大用量支撐，使其終端設置成本越來越低，另在其單位光電轉換效率表現亦相對亮眼，但若要比較整體光電轉換效率與設置條件彈性，多晶矽太陽能電池模組在材料限制下，反而會因為設置環境的日照條件差異，與硒化銅銦鎵(CIGS)薄膜太陽能電池拉出差距，甚至於在都會型或低日照設置條件下，硒化銅銦鎵(CIGS)薄膜太陽能電池反而可以因為其材料特性凸顯平均光電轉換效能差距，因為都會區的建築較密集，日照容易因為週邊建物陰影導致日照條件受影響，導致其最終能源轉換水準差異的關鍵。