高效率太空用太陽電池之研究發展

Abstract

高效率的太陽電池可以應用在太空衛星與地表發電上, 作為一種乾淨, 自然的能源,過去太空衛星上之太陽電池以矽材料的太陽電池為主, 但是由於矽本身材料特性上的限制, 使得其轉換效率無法提昇(約14%), 而且其抗輻射性不佳, 因此本實驗室將目標放在化合物半導體太陽電池上, 以發展適合衛星使用的高轉換效率太陽電池.截至目前為止, 在本實驗室的努力下, 我們已經製作出在未加抗反射膜的情形下, 轉換效率高達 15.6% 的高效率 GaAs/GaAs 太陽電池(加上抗反射膜可增加轉換效率 2~3%), 與目前美國量產型的高效率太陽電池的平均轉換效率 18% (已加上抗反射膜)相比, 我們可以說已經毫不遜色.未來為了將太陽電池的效率大幅往上提昇, 並且具有更佳的抗輻射性, 因此在本計劃中我們將發展 GaInP/GaAs/GaAs 二接面 (two junction) 的太陽電池,由於它具有更佳的抗輻射能力, 以及理論轉換效率達 34% 的優點, 所以它更適合用來作為太空衛星的獨立電源以及地表發電使用, 以延長衛星的壽命及降低發電成本.在本計劃中將使用有機金屬氣相磊晶系統, 來成長 GaInP/GaAs 高效率太陽電池,整個計劃包括太陽電池結構的磊晶成長, 太陽電池製程, 太陽電池量測與測試等部分,希望透過各種製程的整合, 開發出轉換效率高於世界水準的太陽電池,以使我國的太空衛星工業更具有技術上的自主性.本計劃的要點包括 :<1> 太陽電池結構設計<2> 太陽電池磊晶條件的建立<3> 太陽電池模擬及結構最佳化<4> 太陽電池製程研發<5> 太陽電池上層電極的最佳化設計<6> 太陽電池的特性量測<7> 達成太陽電池轉換效率為 22%