August 2,2007
GaAs太陽電池產業結構與製程

圖三:GaAs太陽電池產業結構與製程
GaAs太陽電池的產業結構如圖三,上游為Ge金屬純化與長晶,中游為電池製作與模組封裝,下游為發電系統工程安裝與應用產品。由於目前GaAs電池的主要市場為航太工業,高階產品常被美國與歐洲政府列入管制輸出項目,因此相關報告文獻與技術資訊較難收集;還好地面發電應用屬於一般性商業市場,軍用技術有逐漸轉為民用的趨勢,可加快推廣應用的腳步。
GaAs太陽電池製程說明
鍺(Ge)只有少量存於礦物中,主要商業生產方式係由煉鋅爐的爐灰與煤碳鍋爐的爐渣中萃取,轉化成GeCl4後進行分餾純化,接著水解變成GeO2,再用氫氣還原,可得到冶金級的鍺。如圖三所示,要得到太陽電池級的鍺,需要利用CZ長晶爐,不但溫度控制非常重要,而且操作速度相當緩慢;後續的切晶與磨晶較為單純,如此即可得到鍺晶圓板,以做為太陽電池廠的原料。
GaAs太陽電池的製程中,最重要者為利用MOCVD(有機金屬化學氣相磊晶法)在鍺基板上以連續堆壘方式,依序成長Ge層ヽGaInAs層與AlGaInP層,以及連接各層之間的過渡層。這些接合層的元素組成與晶型品質控制非常困難,決定吸收光譜分布與發電效率,往往成為技術開發的瓶頸與產品良率的關鍵。最後只需在上下兩端鍍上引電電極與塗佈抗反射層,即可得到太陽電池成品。
有關GaAs太陽電池的模組封裝,由於配合聚光的設計,首先需要利用雷射切割成小片,接著將電池固定於基板,基板需要考慮散熱的設計。模組的上端為聚光裝置,外框必須配合採光與聚光設計,將光線引至太陽電池。此種模組的組裝以手工為主,機械為輔,生產速度顯然較平板式模組慢,而且成本也較高。
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