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與單單一層太陽能電池相比，串聯技術有望大幅增加光電轉換效率，美國、澳洲、中國與英國等科學家也成功運用箇中道理，將轉換效率已突破至 22% 以上。目前轉換效率最高的串聯技術則是由瑞士洛桑聯邦理工學院（EPFL）與瑞士電子和微技術中心（CSEM）攜手帶來的矽-鈣鈦礦太陽能，效率已高達 25.2%。
而最近德國 Fraunhofer ISE 也成功研發出串聯太陽能技術，且該成果可以說是「三層電池串聯技術」。這是因為該團隊是將磷化銦鎵（GaInP）、砷化鎵（GaAs）兩種三五族半導體電池跟矽電池相結合，打造出多接面太陽能電池（multi-junction cell）。
磊晶製程為太陽能串聯研究一大重點
相較於矽，人們或許會覺得三五族半導體這個名詞相當陌生，基本上他們是由元素週期表中三族的鋁、鎵、銦及五族的氮、磷、砷等元素所構成，通常都具有優異的光電轉換特性以及電子傳輸特性，為 LED、光電產業與通訊技術重要半導體材料。
只不過要讓三五族半導體跟矽攜手合作並非易事，其中主要方法有兩種，一是先讓三五族太陽能電池沉積在砷化鎵基板之上，再用半導體接合（bonding）技術把他們轉移到矽太陽能電池上，最後透過蝕刻技術將砷化鎵基板去除；第二個方法則比較便宜，就是透過磊晶技術讓三五族層直接「生長」在矽電池上。
Fraunhofer ISE 投入三五族-矽太陽能研究已超過 10 年，所幸近期終於有所突破，目前已大幅降低三五族-矽太陽能電池的缺陷密度，並將轉換效率提升到 22.3%。研究所所長 Andreas Bett 博士表示，磊晶技術為串聯太陽能電池的重要研究方法之一。
除此之外，三五族-矽磊晶技術也有望降低三五族太陽能板的成本。雖然三五族太陽能為歷史相當悠久的光電技術，NASA 早在 1950 年代就將該技術用在火星探測，當時轉換效率已達 27%，如今更是突破至 43.5%，但由於成本較為高昂，一直以來都無法邁向大規模商業化，而低成本的三五族-矽磊晶技術將有助於推動這一進展。
Are renewable technologies and recycling uncomfortable bedfellows?
Photovoltaic Trend: Tandem Solar Cells – Record Efficiency for Silicon-based Multi-junction Solar Cell
（圖片來源：Fraunhofer ISE）
應用新聞
串聯太陽能成趨勢，三五族半導體-矽電池轉換效率已達 22.3%
- 發佈日期:2019/1/10
- 資料來源：科技新報
- 點閱次數：1707次
發布日期 2019 年 01 月 10 日 8:30 | 作者 Daisy Chuang |
與單單一層太陽能電池相比，串聯技術有望大幅增加光電轉換效率，美國、澳洲、中國與英國等科學家也成功運用箇中道理，將轉換效率已突破至 22% 以上。目前轉換效率最高的串聯技術則是由瑞士洛桑聯邦理工學院（EPFL）與瑞士電子和微技術中心（CSEM）攜手帶來的矽-鈣鈦礦太陽能，效率已高達 25.2%。
而最近德國 Fraunhofer ISE 也成功研發出串聯太陽能技術，且該成果可以說是「三層電池串聯技術」。這是因為該團隊是將磷化銦鎵（GaInP）、砷化鎵（GaAs）兩種三五族半導體電池跟矽電池相結合，打造出多接面太陽能電池（multi-junction cell）。
磊晶製程為太陽能串聯研究一大重點
相較於矽，人們或許會覺得三五族半導體這個名詞相當陌生，基本上他們是由元素週期表中三族的鋁、鎵、銦及五族的氮、磷、砷等元素所構成，通常都具有優異的光電轉換特性以及電子傳輸特性，為 LED、光電產業與通訊技術重要半導體材料。
只不過要讓三五族半導體跟矽攜手合作並非易事，其中主要方法有兩種，一是先讓三五族太陽能電池沉積在砷化鎵基板之上，再用半導體接合（bonding）技術把他們轉移到矽太陽能電池上，最後透過蝕刻技術將砷化鎵基板去除；第二個方法則比較便宜，就是透過磊晶技術讓三五族層直接「生長」在矽電池上。
▲ 圖為三五族-矽多接面太陽能電池結構與相關數據。
但技術便宜不代表過程簡單，科學家得密切注意材料原子結構，鎵跟磷原子排列必須要精準對上矽接面的晶格位置，而且晶格中的原子間距也不能太窄，必須要留空間給砷化鎵材料。因此 Fraunhofer ISE 團隊將矽與砷化鎵之間添入磷化鎵（GaP）的成核層和晶格形變（Metamorphic）緩衝層，希望可藉由最佳化緩衝層來解決上述挑戰。Fraunhofer ISE 投入三五族-矽太陽能研究已超過 10 年，所幸近期終於有所突破，目前已大幅降低三五族-矽太陽能電池的缺陷密度，並將轉換效率提升到 22.3%。研究所所長 Andreas Bett 博士表示，磊晶技術為串聯太陽能電池的重要研究方法之一。
除此之外，三五族-矽磊晶技術也有望降低三五族太陽能板的成本。雖然三五族太陽能為歷史相當悠久的光電技術，NASA 早在 1950 年代就將該技術用在火星探測，當時轉換效率已達 27%，如今更是突破至 43.5%，但由於成本較為高昂，一直以來都無法邁向大規模商業化，而低成本的三五族-矽磊晶技術將有助於推動這一進展。
Are renewable technologies and recycling uncomfortable bedfellows?
Photovoltaic Trend: Tandem Solar Cells – Record Efficiency for Silicon-based Multi-junction Solar Cell
（圖片來源：Fraunhofer ISE）
