次世代太陽能電池研究計畫
計畫介紹
計畫構想發展的高效率疊層式鈣鈦礦/矽太陽能電池的製程技術，是以矽基太陽能池元件為基礎，疊層製作鈣鈦礦太陽能池元件，將兩個在不同光波段吸收工作的太陽能電池，利用疊層式元件的結構設計，突破單一層太陽能元件的蕭克利－奎伊瑟理論極限(Shockley-Queisser limit)，所發展的疊層式太陽能電池發電模組有可大幅的提升到30 %以上光電能轉換效率。而太陽能電池模組單位面積照光產電量的提升，可以降低依賴燃媒發電與減少溫室氣體排放問題，為達成全國淨零排放之一項目標技術。
團隊成員
氧化物、透明導電膜濺鍍製程及鈣鈦礦氣相沈積製程開發與優化
本計畫業務報帳、資料彙整及行政聯繫等事宜
鈣鈦礦氣相沈積製程開發與優化
鈣鈦礦上電池元件製作、緩衝層優化、製作與量測疊層元件
鈣鈦礦上電池元件製作優化
雙面透光之透明導電電極製作與製程最佳化
鈣鈦礦上電池元件製作、寬能隙鈣鈦礦優化、元件特性量測
鈣鈦礦上電池元件製作、電極界面層優化、元件特性量測
雙面透光之透明導電電極製作與製程最佳化
氣相鈣鈦礦兩步沈積製程開發與優化
雙面透光之透明導電電極製作與製程最佳化
本計畫之重大里程碑
突破多項關鍵性連結層的界面工程技術，成功將鈣鈦礦太陽能電池元件製作在矽基(Si heterojunction (HJT) cells)太陽能元件上，完成2T(2-terminal)的疊層式元件，元件照光面積2.56 cm2，達到VOC= 1.72 V, JSC= 19.05 mA/cm2, FF= 71.75%, PCE= 23.53 %的高光電轉換效能表現。之後可以藉由優化各項製程、連結界面的工程技術近一步再去提升整體元件的效能表現。
研究現況成果圖片
圖中之EQE圖所顯示的光譜響應，涵蓋鈣鈦礦(可見光區段)與矽基太陽能(近紅外光區段)元件的工作波段，符合疊層式元件的工作機制。此外，疊層元件在加入MgF2薄膜作為抗反射層anti-reflection coating (ARC)之後，其元件反射率的變化如圖中之元件照片所示，覆蓋有MgF2 ARC抗反射膜區域的顏色明顯較深於無ARC薄膜區域，顯示MgF2 ARC抗反射薄膜大幅降低元件光學的反射率，疊層式元件可以更有效率的應用入射光。因此在照光面積2.56 cm2的疊層式鈣鈦礦/矽太陽能電池，達成VOC= 1.72 V, JSC= 19.05 mA/cm2, FF= 71.75%, PCE= 23.53 %的高光電轉換效能表現。