太阳能晶片又称太阳能电池或光电池，是一种利用太阳光直接发电的光电.docVIP

太陽能晶片又稱太陽能電池或光電池，是一種利用太陽光直接發電的光電半導體薄片。它只要被光照到，瞬間就可輸出電壓及電流。在物理學上稱為太陽能光伏（Photovoltaic，photo 光線，voltaic 電力，縮寫為PV），簡稱光伏。 太陽能板之發電原理 太陽能電池發電是根據愛因斯坦的光電效應。利用太陽輻射出不同波長（頻率）的電磁波， 如紅、紫外線、可見光…等等。當這些射線照射在不同導體或半導體上，光子於導體或半導體中的自由電子作用產生電流。射線的波長越短，頻率越高，所具有的能量就越高。例如紫外線所具有的能量要遠遠高於紅外線，但是並非所有波長的射線的能量都能轉化為電能，值得注意的是光電效應於射線的強度大小無關，只有頻率達到或超越可產生光電效應的數值時，電流才能產生。絕大部分的導體、半導體只能對頻率高於黃光的射線產生光電效應。太陽光以橙黃色為主，也因此太陽能電池的發電效率並不高。 太陽電池發電是一種可再生的環保發電方式，發電過程中不會產生二氧化碳等溫室氣體、幾乎不會對環境造成污染。按照製作材料分為矽基半導體電池、染料敏電池、有機材料電池…等。對於太陽電池來說最重要的參數是轉換效率，目前在實驗室所研發的矽基太陽能電池中，單晶矽電池的最高轉換效率為29%、多晶矽電池為24%、非晶矽為17%，實際量產時的轉換效率會更低。 太陽能電池製作 如何提高太陽能電池的效率，須從太陽能電池的基本結構來討論。現有矽材料的太陽能電池可大致分為兩類：一是含單晶及多晶的結晶矽太陽能電池， 另一是非晶矽薄膜太陽能電池。結晶矽太陽能電池是使用一定摻質程度的ｐ型矽晶做為基材，在其表面製作出ｎ型區域層，完成 p-n 接合。由於平坦的矽晶表面會使部分太陽光反射而無法貢獻於發電，為了減少反射光的損失，一般都以氫氧化鉀的鹼性溶液把矽晶片表面蝕刻出金字塔結構的粗糙面，藉以把反射光的比率降到 10％ 以下。 決定矽晶太陽能電池轉化效率的重要因素是載子復合的損失，包含在矽晶內部因結晶本身的缺陷造成的、以及在矽晶表面與金屬電極的界面處存在的懸浮鍵結所造成的載子捕捉效應。這些都會使得電子、電洞在電池發電層內能夠移動的距離變短，就造成轉換效率下降。 避免矽晶因缺陷造成的載子捕捉，可以使用雜質較少的高品質矽晶，但這會使矽晶取得的成本增加。一般國內的長晶廠，如中美矽晶、合晶等公司使用柴式 拉晶法製作出的單晶矽，其載子擴散長度可到 100 至 200 微米，多晶矽則會降到 100 微米以下。以現階段結晶矽太陽能電池的基材厚度約為 200 微米來說，最好使用載子擴散長度也約略在 200 微米的矽晶片。 要注意的是，決定太陽能電池轉換效率的載子擴散長度，會因為電池製作過程中的升溫或晶片清洗處理不當而造成特性急遽下降。對此，日本三洋電機 公司發展出低溫製程的異質接面單晶矽太陽能電池，簡稱 HIT，以低溫的電漿化學氣相沉積技術在攝氏 200 度進行摻質膜層的製作，並獲得轉化效率高達 20％ 的產品。然而這種單晶矽晶片做出來的太陽能板上下兩面都鍍有金屬電極，約占表面 20 ~ 30％，這些電極會因遮光效應而導致發電的損失。因此，近年來把電極全部都做在同一面的背向電極形式的單晶太陽能電池十分受到重視。譬如美國的 SunPower 公司，是以這種概念讓太陽能板的受光面不受電極的遮蔽，量產製作出轉化率高達?22％ 的太陽能電池。當然這種單面受光的矽晶太陽能電池，因為要把所有受光面產生的載子經由矽晶背面的 p-n 區域電極導出，可想像需要有載子擴散長度比晶片厚度長的高品質矽晶材料來搭配，才能有高轉化效率。 太陽電池材料種類 太陽電池的材料種類非常的多，可以有非晶矽、多晶矽、CdTe、CuInxGa(1-x)Se2等半導體的、或三五族、二六族的元素鏈結的材料；透過不同的製程和方法，強化對光的反應和吸收，讓短波長或長波長都可以全盤吸收的革命性突破，來降低材料的成本。 太陽電池型式上也分有，基板式或是薄膜式，基板在製程上可分拉單晶式的、或相溶後冷卻結成多晶的塊材，薄膜式是可和建築物有較佳結合，如有曲度或可撓式、折疊型，材料上較常用非晶矽。另外還有一種有機或奈米材料研發，仍屬於前瞻研發。因此，也就是目前可聽到不同世代的太陽電池：第一代基板矽晶（Silicon Based）、第二代為薄膜（Thin Film）、第三代新觀念研發（New Concept）、第四代複合薄膜材料。 第一代太陽能電池發展最長久技術也最成熟。可分為，單晶矽（Monocrystalline silicon）、多晶矽（Polycrystalline silicon）、非晶矽（amorpphous silicon）。以應用來說是以前兩者單晶矽與多晶矽為大宗。 第二代薄膜太陽能電池以薄膜製程來製造電池。種類可分為多晶矽（Polycrysta