高效能高自由度串疊鈣鈦礦太陽能電池封裝技術(3/3)

由於優異的光電轉換效率與廉價且快速的製程，近年鈣鈦礦電池快速崛起，成為具學術及太陽能產業重要發展的太陽能電池材料。然而鈣鈦礦電池的致命傷為低熱穩定性與低耐水氣，因此在商業應用上相對困難。為了能實際應用鈣鈦礦電池開發太陽能，就必須發展完整阻隔環境的封裝技術，與高效能串疊組合。此計畫先針對鈣鈦礦電池元件電極的穩定度發展：(1) 金屬電極擴散阻障層，與(2) 開發新式「分離製程-後轉移組合」之電極製程，利用以上二個技術概念提高Perovskite(鈣鈦礦)電池電極的穩定性。再完成製作Perovskite太陽能電池元件的電極高穩定度後，再進行高抗水氣及低熱累積製程封裝技術的開發：(1) UV填充封裝膠的表面改質而達成高抗水氣表面，(2) 抗水氣介面的開發。完成以上具高穩定性與可靠度的鈣鈦礦元件及封裝製程後，本計畫進一步將Perovskite太陽能電池和Ⅲ-V/c-Si電池串疊，首先必須開發高相容性固態金屬鍵合技術，提供高自由度無機電池間串疊使用，並搭配塗佈溶膠-凝膠SnO2於Perovskite與Ⅲ-Ⅴ電池之間做串疊中間層，最終完成高效能Perovskite/III-V/c-Si (triple-junctions)串疊。此多電池串疊技術的開發成功可以建立實際「串疊電池光電轉換效率」與「子電池能隙」關係圖，對於將來在提高串疊太陽能電池之效能有重要參考依據。 本計畫的預期效能值指標規劃如下：已知2 T串疊結構有良好光電轉換效率，並且有簡潔封裝線路與較少寄生電阻的產生。因此，在Si電池的效能(20 %~27 %)基礎上，本計畫將以2 T串疊的方式，以簡單且低成本的製程，在Si電池元件塗佈製作Perovskit層，達成2 T(Perovskite/c-Si)串疊增加光電轉換效率，目前初步規劃Perovskite/c-Si光電轉換效率達到30 %。此外，由於製備III-V電池的技術成熟，InGaP/Si的串疊系統之光電轉換效率達30 %左右。本計畫也將藉由高穿透率金屬鍵合技術，完成III-V/c-Si串疊，將串疊電池效率進一步推進到35 %。本計畫最終預期完成Perovskite/III-V/c-Si (triple-junctions)串疊結構，預期的光電轉換效率為40 %，並且期望朝向世界紀錄46 %邁進。