[解密科技寶藏/可撓式CIGS太陽電池模組]

綠能當道，全球對於再生能源的發展都相當積極，各國政府都希望能夠提高再生能源比例，而目前可利用的再生能源技術包含太陽能、風力、水力、地熱、潮汐等。其中，太陽能是目前公認最乾淨的再生能源，也是最普遍且最常見的再生能源技術，太陽能電池更是綠能科技發展中相當重要的一塊。

圖一 : 　薄膜型太陽電池具備可撓曲、可折疊等特性，適用範圍更為廣泛。

儘管太陽光似乎取之不盡，但太陽能通常必須依靠蓄電池來儲存電能，而現階段也有不少科學家投入太陽能電池系統的開發，嘗試利用不同材質來製作太陽能電池，期望能達到最有效率的光電轉換發電方式。就現階段來看，常見的太陽能發電材料可分為矽晶圓、CdTe薄膜、CIGS薄膜、染料敏化薄膜、有機材料等，而常見的太陽能電池則主要可分為矽晶圓與薄膜型。

其中，薄膜型太陽電池由於具備可撓曲、可折疊等特性，適用範圍更為廣泛，因此也備受注目。為此，工研院綠能所江建志專案經理團隊也開發了一款薄膜太陽能電池－硒化銅銦鎵（Copper Indium Gallium Diselenide；CIGS）太陽能電池。

CIGS太陽能電池主要可分為真空製程與非真空製程，而工研院的CIGS太陽能電採用的是非真空製程，其原理是在極薄且可撓的不銹鋼基板下電極濺鍍一層Mo（鉬），並使用工研院自行研發的CIG（銅銦鎵）奈米漿料，以刮刀塗佈與狹縫式塗佈的方式，在不銹鋼基板上覆蓋一層CIG前驅物，並進行500℃的熱處理，使前驅物形成CIG金屬合金。

值得注意的是，工研院利用國內首座硒化氫實驗室在CIG合金中導入特定比例的Se，形成CIGS化合物，此動作在太陽能電池吸收光能轉化為電能中，扮演關鍵的吸收層，最後再依序鍍上緩衝層、透明導電層、金屬電極與保護層。

CIGS太陽能電池具備能量轉換效率表現極佳、應用範疇不受限、製造成本低、能源與材料損耗低等多項優勢。在能量轉換效率的部分，目前國際上的研究，在真空製程的能量轉換效率已可達到21.7%的成果，可媲美常見多晶矽太陽能電池20.4%的轉換效率，而工研院的非真空製程也可達到14.6%。

對此，江建志經理回憶，能量效率從一開始毫無價值的2%，經過重重關卡提升到9%，再到發現新製程的12%，進而受到矚目成為發展重點，甚至榮獲第26、27屆歐洲太陽能國際會議（EUPVSEC）薄膜太陽電池領域的最佳海報論文獎，這也意味著此技術在國際上的前瞻地位。

圖二 : CIGS太陽能電池具備能量轉換效率佳、製造成本低等多項優勢。

而儘管非真空製程能量轉換效率較真空製程低，技術難度也較高，但是對比真空製程材料利用率僅有30%，非真空製程材料利用率高達95%以上，且製作時間較短，儀器設備投資也僅需真空製程的30%，而發電成本更可望降低至每瓦0.5~0.65美元，這讓非真空製程CIGS太陽能電池極具成本競爭力。

除了成本優勢外，薄膜的特性，讓CIGS太陽能電池可使用軟性可撓式基板，應用範圍可拓展至過去硬式矽基太陽能電池無法應用的地方，如穿戴式電子產品、衣物、背包上；同時，軟性可撓的特色，可以更彈性地應用於建築物表面，或是結合遮陽棚、窗簾等，提高太陽能電池安裝功效。除此之外，CIGS太陽能電池還能夠搭配卷對卷印刷製程，進而降低製程成本與製造時間。

隨著綠能需求的日益增加，太陽能產業已開始走向新一波的成長動能，而具備多項優勢的非真空製程CIGS太陽能電池發展前景與潛力無限，預計將會為再生能源發展提供更多的助力，同時也引領台灣走向全球太陽能產業的領導地位。