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火能太阳能汽车:软性太阳能电池用基板材料
- 2018-11-12 -

    火能发展至今,越来越能了解到软性电子所带来的优势与商机正在全球发酵,各国技术研发进度也相当急进,以期在市场热潮兴起后能抢得市场先机新材料的开发、成本的缩减与利基型应用是普及化的发展关键,软性基板材料的取得,为软性电子研发与运用的成败关键因素。目前火能太阳能汽车正是本公司生产研发的

    在国内外各大厂积极研发下,软性电子的开发逐渐趋于成熟,使得开发软性太。阳电池更显重要。在软性太阳电池的开发中,软性基板扮演相当重要的角色,本文将针对软性太阳电池用基板材料进行介绍。  

      

软性薄膜太阳电池     

    软性太阳电池的发展主要为薄膜太阳电池,可分成硅晶薄膜、CIGS 、染料敏化及有机半导体。软性太阳电池就是将原本长在玻璃上的薄膜太阳电池改成长于高分子薄膜上,其使用软性基材,应用弹性大,具有轻、薄、可弯曲、易携带、不易碎裂等应用优势,可谓为多元化应用的能源产品。如半透明式的太阳电池模块可于建筑整合式太阳能应用(BIPV),薄膜太阳能之应用可用于随身折迭式充电电源、军事、旅行,而薄膜太阳能模块可应用于屋顶、建筑整合式、远程电力供应、国防等。


软性太阳能用基板材料   

    软性太阳能基板材料随着软性薄膜太阳电池的不同而有不一样的需求,对应不同的软性薄膜太阳电池,因应不同制程温度的需求,所适合的软性基板材料也不同。玻璃具有透明、尺寸安定性佳、耐化性好的特性,但有易脆、不耐冲击、不耐挠的缺点,较不适合用于软性电子产品,而金属薄膜具有耐热、尺寸安定性、可挠曲特点,却有不透明、表面不平整、易皱褶及接口绝缘的问题。相较于玻璃及金属薄膜,一般高分子材料的耐热性普遍不够,但却有透明、耐摔及耐挠的优点,目前只适合用于染料敏化太阳电池及有机导电高分子太阳电池,如何提升高分子材料的耐热性及尺寸安定性,是决定可否用于未来最有发展潜力的a-Si、μ-Si 、CIS 、CIGS 薄膜太阳电池的关键。

    对软性太阳电池而言,塑料基板除了具有轻量化、薄型化、耐冲击性与卷绕性等优点外,其尺寸安定性、耐热性、阻隔气体及耐UV特性皆须进一步改善,软性塑料基板本身的耐热性将决定其组件制程的操作温度上限,因而大大影响该组件的光电特性,提升耐热性为首要重点。其次,一般塑料基板材料的热膨胀系数(约60~70ppm/°C)远大于一般无机材料(约5ppm/°C),导致在前段制程中的组件制作沈积无机层材料时,因CTE差异过大导致塑料基板变形或弯曲,甚至将造成无机薄膜层材料的剥落,因此必须降低塑料基板的CTE 。   

另外,塑料基板本身对于水气和氧气气体的阻绝性亦不如玻璃基板,因此常于其表层以一适当的气体阻隔层处理,以达到延长软性电池的使用寿命与质量。因此塑料基板材料之尺寸安定性、耐热性与阻隔气体特性,为评估一软性基板材料必须被要求的特性。


   工研院材化所开发出一高透明、高耐热及低热膨胀系数之有机−无机纳米混成基板。要利用纳米SiO2粒子经改质后添加到聚亚酰胺高分子得到一混成基板,以不同重量百分比添加到透明聚亚酰胺中,即使在高比例的添加下,利用材化所所开发的改质技术,混成材料仍呈现高透明的情况。为添加60%SiO2 于聚亚酰胺混成薄膜的照片及其TEM 微结构分析图,从TEM 图中可以看出约20nm大小黑色粒子均匀分散其中,其代表纳米SiO2分散相当良好,故可以维持高透明度。在耐热性方面,混合材料的Tg>350°C 、CTE为28ppm (60%SiO2),从耐热性来看足够进行a-Si 及CIGS薄膜太阳电池的制程。另外,利用UV-VIS 分析结果显示,混成基板的透光度在可见光范围内为87~89%。镀完透明导电膜之后,其面电阻小于10Ω/_时,其透光度在可见光范围内为76%。 


    另外,针对透明导电膜经挠曲后的面电阻变化,经过不同挠曲半径卷曲后量测结果显示,在挠曲半径为1cm 状况下,IZO透明导电膜并未因为龟裂而使面电阻变大,初步推断因为IZO 与混成基板的密着甚佳,无须进行任何表面处理,相较于其它基板有较佳的特性。