接续上/中篇对于太阳电池所需之上游硅材、硅芯片,及太阳电池制程与技术发展趋势说明后,本文则接续浅述“太阳电池模块”与“太阳光电系统”之制程与短期内之技术发展趋势。
太阳电池模块技术发展
承续上述硅晶体太阳电池之下游产品--太阳电池模块,其主要将太阳电池依据其转换效率,为极大化模块之整体转换效率的设计,经并联与串联后之产品,其制造过程如图7所示。
以全球太阳光电之领导厂商,日本Sharp公司为例,其订定历年发展目标,主要以高效率、大尺寸,及建材一体为主轴。由于结晶硅太阳电池模块技术发展较为成熟,因此,相较结晶硅太阳电池模块,薄膜太阳电池模块技术发展所需较长的研发时程。
随着太阳电池薄型化,自动化模块封装技术的发展。模块技术障碍较低,故现阶段大部分厂商仍多以人工替代机械设备,面对极具规模的市场,如何运用自动化技术替代人工,提升良率与规模经济、整体配置效率。另外,为提升未来应用上的市场,结合建材与太阳光电模板的应用(BIPV),为太阳光电模块短期内发展的方向。
太阳光电系统产品技术发展
呼应上述模块之发展方向,为强化太阳光电系统于都市城镇上的使用,德国于2004年,其BIPV系统装置量虽仅占1%,不过,预期未来5-8年将会提升BIPV之使用率。
虽说Mega Pack System全球装置量少,不过,德国已完成多项大型系统装置,如表5所示,其包含:Hemau、Untergriesbach、Markstetten及Sonnen等计划,总计约16.34MWp。
整体欧盟于太阳光电系统技术发展优先级,则如表6所示。而日本近年来,主要发展小型居家系统(Small Home System, SHS),主攻居家使用,未来将逐渐朝向产业用大型发电系统使用。
最后,就太阳光电系统关键技术之短期发展趋势,可区分为BIPV、Solar Home System及Megawatt System三部分:
1.BIPV
● 半透光模块技术: 双面使用玻璃,并需配合建筑需要运用各种厚度之玻璃。
● Inverter小型化及美化设计技术: 配合建筑型式,使用小数量之模块串接,故需使用多量但小型化之inverter,并可配合建物,加强外观之美化。
● 模块支撑设计及安装技术: 因应建筑多样化之要求,需设计选用适当之支撑设计,及特殊之安装方式。
● 电力系统设计仿真技术: 为使BIPV能发挥最大效用,运用计算机仿真规划系统架构,可获得最大电力。
● 结构设计仿真技术: 由于BIPV模块亦为建材之一部份,故需符合建筑法规对结构安全之要求,故需运用计算机仿真技术设计支撑结构。
2.Solar Home System
● Inverter-电池一体型电力调节器: 可避免于大型之小区内各户装置SHS,且并联至电网时,使线路末端之电压升高。
3.Megawatt System
● 区 域电网电力变动侦测与控制技术: 由电力公司进行区域电网电力变动之侦测,若区域电力输出变动剧烈时,可主动侦测与调节。
结论
前文将太阳光电供应链制程与技术发展作一简述。目前硅晶体太阳电池供应链之技术发展,上游主要提升多晶硅材(Poly-silicon)之生产效益,而硅芯片次产业则强化Silicon使用效率,而太阳电池次产业技术发展目的,则为提升发电之成本效益,而系统与模块应用等终端次产业,则以扩大潜在应用市场为主。于此主轴之下,相关目的延伸作法与技术发展。