1. 第三章 太陽能電池的材料種類 及其物性 3-1 太陽能電池的材料種類 3-2 太陽能電池的元件種類 3-3 太陽能電池的基本物性

2. 第三章 太陽能電池的材料種類及其物性 P 2 內容大綱 本章節將討論以及探討的內容，主要有三 大部分：  太陽能電池的材料種類  太陽能電池的元件種類  太陽能電池的基本物性 52

3. 第三章 太陽能電池的材料種類及其物性 P 3 3-1 太陽能電池的材料種類 代表性太陽能電池材料的種類以及分類，如 圖 3-1 所示的。 圖 3-1 代表性太陽 能電池材料 的種類以及 分類 52

4. 第三章 太陽能電池的材料種類及其物性 P 4 3-1 太陽能電池的材料種類 太陽能電池用多晶矽原材料的主要生產廠商：  德國 Socmic 公司  挪威 REC 公司  美國 Hemlock Semiconductor 公司  日本 Tokuyama 公司  德國 Wacker Chemie 公司  日本 Mitsubishi Materials 公司  美國 MEMC Electronic Materials 公司  美國 ASiMi 公司 (Advanced Silicon Materials LLC) 等。 美國 Hemlock 公司，是由美國 Dow Corning 公司、日本 Mitsubishi Materials 公司、以及日本 Shi-Etsu Handotai 公 司所合資成立的公司。 53

5. 第三章 太陽能電池的材料種類及其物性 P 5 3-2 太陽能電池的元件種類 代表性太陽能電池元件的種類以及分類，如圖 3-1 所 示的。 圖 3-1 代表性太陽 能電池材料 的種類以及 分類 54

6. 第三章 太陽能電池的材料種類及其物性 P 6 3-2 太陽能電池的元件種類 太陽能電池的元件種類，因其接面形態的不同：  單接面型 (Single-Junction) 太陽能電池元件  多重接面型 (Multiple-Junction) 太陽能電池元件 太陽能電池的元件種類，因其接面材質的不同：  同質接面型 (Homo-Junction) 太陽能電池元件  異質接面型 (Hetero-Junction) 太陽能電池元件 54

7. 第三章 太陽能電池的材料種類及其物性 P 7 3-2 太陽能電池的元件種類 第四世代太陽能電池的種類，依其元件結 構體的設計分類：  堆疊型 (Tandem)  光波頻譜轉換型 (Spectral Conversion)  中間能帶型 (Intermediate Band)  熱載子型 (Hot Carrier) 55

8. 第三章 太陽能電池的材料種類及其物性 P 8 3-2 太陽能電池的元件種類 圖 3-2 代表性太陽能電池元件的分類 55

9. 第三章 太陽能電池的材料種類及其物性 P 9 單能隙及單接面型太陽能電池的能量損失， 其主要的型態 ：  輻射損失 (Radiative Losses)  次能隙損失 (Sub Bandgap Losses)  熱游離損失 (Thermionic Losses) 3-2 太陽能電池的元件種類 圖 3-3 代表性太陽能電池元件的能量損失型態 57

10. 第三章 太陽能電池的材料種類及其物性 P 10 能量釋放方式的種類：  能帶內的能量釋放 (Intra-Band Energy Relaxation)  能帶間的能量釋放 (Inter-Band Energy Relaxation) 3-2 太陽能電池的元件種類 圖 3-4 代表性太陽能電池元件的能量釋放型態 57

11. 第三章 太陽能電池的材料種類及其物性 P 11 電子電洞對再復合的基本機制：  光子的發射 (Light Emission)  聲子的發射 (Phonon Emission)  歐傑效應 (Auger Effect) 3-2 太陽能電池的元件種類 59

12. 第三章 太陽能電池的材料種類及其物性 P 12 3-2 太陽能電池的元件種類 圖 3-5 代表性太陽能電池元件的電子電洞對再復合機制 59

13. 第三章 太陽能電池的材料種類及其物性 P 13 3-3-1 太陽能電池的材料物性 圖 3-6 代表性鑽石立方晶格結構 (a) 以及閃鋅礦立方晶格結構 (b) 的示意圖 62

14. 第三章 太陽能電池的材料種類及其物性 P 14 3-3-1 太陽能電池的材料物性 圖 3-7 代表性結晶方向 [100] 、結晶方向族 、結晶面 (100) 、以及結晶 面族 {100} 的示意圖 62

15. 第三章 太陽能電池的材料種類及其物性 P 15 3-3-1 太陽能電池的材料物性 圖 3-8 代表性晶圓片的 {111} n 型矽半導體、 {100} n 型矽半導體、 {111} p 型矽半導體、 以及 {100} p 型矽半 導體等示意圖 63

16. 第三章 太陽能電池的材料種類及其物性 P 16 3-3-1 太陽能電池的材料物性 表 3-1 不同種類太陽能電池，其基本物性的優點、缺點、以及發展方向 65

17. 第三章 太陽能電池的材料種類及其物性 P 17 3-3-1 太陽能電池的材料物性 66 表 3-1 不同種類太陽能電池，其基本物性的優點、缺點、以及發展方向

18. 第三章 太陽能電池的材料種類及其物性 P 18 太陽能電池元件的基本特性：  輸出特性 (Output Characteristics)  光譜感度特性 (Spectral Characteristics)  照度特性 (Illumination Characteristics)  溫度特性 (Temperature Characteristics)  非相配特性 (Miss Match Characteristics)  二極體特性 (Diode Characteristics) 3-3-2 太陽能電池的基本特性 64

19. 第三章 太陽能電池的材料種類及其物性 P 19 一、輸出特性 (Output Characteristics) 3-3-2 太陽能電池的基本特性 圖 3-9 太陽電池元件的 電流 (i) - 電壓 (v) 特性關係圖 67

20. 第三章 太陽能電池的材料種類及其物性 P 20 3-3-2 太陽能電池的基本特性 68

21. 第三章 太陽能電池的材料種類及其物性 P 21 3-3-2 太陽能電池的基本特性 68

22. 第三章 太陽能電池的材料種類及其物性 P 22 3-3-2 太陽能電池的基本特性 圖 3-10 太陽能電池元件的等效電路示意圖 69

23. 第三章 太陽能電池的材料種類及其物性 P 23 3-3-2 太陽能電池的基本特性 圖 3-11 太陽能電池元件的 電壓、電流、以及 電功率的曲線關係 示意圖 70

24. 第三章 太陽能電池的材料種類及其物性 P 24 二、光譜感度特性 3-3-2 太陽能電池的基本特性 圖 3-12 太陽能電池元件的光譜感度特性 71

25. 第三章 太陽能電池的材料種類及其物性 P 25 三、照度特性  在照度特性方面，太陽光的照度大小，將影響太陽 能電池元件的電流 - 電壓特性 3-3-2 太陽能電池的基本特性 圖 3-13 太陽能電池元 件的照度特性 72

26. 第三章 太陽能電池的材料種類及其物性 P 26 四、溫度特性  在溫度特性方面，半導體元件的能隙大小，將因材 料、元件、以及製程等因素，而有所差異性的，如 圖 3-14 所示 3-3-2 太陽能電池的基本特性 圖 3-14 太陽能電池元 件的溫度特性 73

27. 第三章 太陽能電池的材料種類及其物性 P 27 五、非相配特性或不整合率特性 六、二極體特性  太陽能電池胞是由兩種不同屬性的半導體所 構成的二極體元件，而此一二極體元件特性 即是太陽能電池的二極體特性，如圖 3-15 所 示 3-3-2 太陽能電池的基本特性 74

28. 第三章 太陽能電池的材料種類及其物性 P 28 3-3-2 太陽能電池的基本特性 圖 3-15 太陽能電池元件的二極體特 74

29. 第三章 太陽能電池的材料種類及其物性 P 29 在太陽能電池胞及其模組的輸出量測方面， 其輸出量測輸出量測是一種可變負載方式 的，而其主要的量測方式：  X-Y 記錄器方式 (X-Y Record Measurement)  電容負載方式 (Capacitance Loading Measurement)  偏電壓電源方式 (Bias Voltage Source Measurement)  電子負載方式 (Electronic Loading Measurement) 3-3-3 太陽能電池的特性量測 76

30. 第三章 太陽能電池的材料種類及其物性 P 30 一、 X-Y 記錄器方式  在 X-Y 記錄器方式量測上，有電阻負載兩端子 型的 (a) 以及電源負載四端子型的 (b) 等兩種， 如圖 3-16 所示  X-Y 記錄器量測方式 (X-Y Record Measurement ) ， 是測量太陽電池元件輸出特性的最簡單的方法。 在圖 3-16(a) 所示 3-3-3 太陽能電池的特性量測 76

31. 第三章 太陽能電池的材料種類及其物性 P 31 3-3-3 太陽能電池的特性量測 圖 3-16X-Y 記錄器量測方式的基本原理示意圖 76

32. 第三章 太陽能電池的材料種類及其物性 P 32 二、電容負載量測方式 3-3-3 太陽能電池的特性量測 圖 3-17 電容負載量測方式的基本原理示意圖 77

33. 第三章 太陽能電池的材料種類及其物性 P 33 三、偏電壓電源量測方式 3-3-3 太陽能電池的特性量測 圖 3-18 偏電壓電源量測方式的基本原理示意圖 78

34. 第三章 太陽能電池的材料種類及其物性 P 34 四、電子負載量測方式 3-3-3 太陽能電池的特性量測 圖 3-19 電子負載量測方式的基本原理示意圖 79