【潔能講堂】永續環境、擁抱綠能 太陽能光電發展現況與產業製程解析

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1. 0 講師 陳文斌 學歷 國立成功大學- 材料系 學士/碩士 經歷 茂鴻電力股份有限公司 • 投資(維運)協理 • 太陽能乙級技術士 台達電子工業股份有限公司 • 太陽能逆變器事業部:中國區銷售經理 茂迪股份有限公司(長晶*2Y+電池*3Y+模組*6Y+電站*1Y) • 茂捷系統開發(茂迪集團)O&M資深經理 • 茂迪馬鞍山子公司模組研發暨客戶服務經理 • 茂迪美國子公司模組產品認證資深主任工程師 中鋼鋁業(中鋼集團)資深研發工程師 11/6/2023 太陽能光電發展現況與產業製程解析 永續環境、擁抱綠能
2. 1 11/6/2023 茂鴻電力 2023勇奪太陽光電兩大獎
3. 2 11/6/2023 Q & A 太陽能光電系統建置與維運 太陽能原理與製程介紹 淨零碳排 & 再生能源趨勢 晶圓 → 電池片 → 模組
5. 4 4 全球議題,台灣無可避免
6. 5 全球氣候變遷議題走向 由聯合國195成員國 於2015年簽署 2030年溫室氣體排放量要比2019年降低43%
7. 6 11/6/2023
9. 8 11/6/2023
10. 9 11/6/2023 (Greenhouse Gas)
11. 1 0 11/6/2023
12. 1 1 11/6/2023
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14. 1 3 11/6/2023
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18. 1 7 RE100： 實現全球100%綠電革命 RE100是由氣候組織(The Climate Group)與碳揭露計畫(Carbon Disclosure Project, CDP)所主導的全球再生能源倡議，加入企業必須公開承諾在2020至 2050年間達成100%使用綠電的時程，並逐年提出規劃。
19. 1 8 18 台積電董事長劉德音表示：「作為 全球首家加入RE100的半導體公司 ，台積電正積極採取務實的行動來 推動綠色製造，降低氣候變化的影 響，並承諾到2050年底使用100%再 生電力。」
20. 1 9 11/6/2023
21. 2 0 11/6/2023 20 太陽能原理與製程介紹 晶圓 → 電池片 → 模組
22. 2 1 11/6/2023
23. 2 2 太陽能電池，是以P型與N型半導體 材料結合組成正極與負極。 當太陽光照射時，會讓半導體材料中 的正、負電荷分離，並往正、負極方 向移動。 如此一來，就有電流從太陽能電池中 傳導出來，電器設備就可以使用囉。 光電轉換： 透過半導體材料（太陽能電池）直接將太陽能轉變為電能，這個 現象稱之為光伏效應( photo voltaic effect )。 太陽能工作原理 11/6/2023
24. 2 3 多晶矽原料(Polysilicon)製程介紹 11/6/2023 2 3
25. 2 4 11/6/2023
26. 2 5 11/6/2023
27. 2 6 11/6/2023
28. 2 7 矽晶圓片製程 11/6/2023
29. 2 8 長晶 CZ拉晶(單晶) 熱交換法(多晶) 純化後多晶矽原料(>99.99999) ⚫ block-cast material in multicrystalline. ⚫ Czochralski-grown crystalline silicon (c-Si) 11/6/2023
30. 2 9 切晶 11/6/2023
31. 3 0 11/6/2023 30 太陽能電池製程
32. 3 1 多晶電池 單晶電池 資料來源 : http://www.tsecpv.com/zh-tw/solar_knowledge/index/zero_house_02 11/6/2023
33. 3 2 表面絨制(Texture)
34. 3 3 P-N junction 與熱擴散 1. Diffusion站最主要的作用→使wafer產生 p-n junction 2. 矽原子的周邊有4個電子，而磷原子則有5個電子，硼原 子有3 個電子，分別使得 wafer 形成 n type 與 p type。 3. 矽即使用在高溫仍有好的電氣、化學穩定性、機械特性 、故可以用高溫爐來進行磷原子擴散。 11/6/2023
35. 3 4 n1 n2 n0 n1=√‾‾‾‾ no*n2 d1=λ 0 /(4*n1) d1 抗反射膜光學原理 如（圖一），當入射光通過抗反射膜表面時，有折射及反射（R1）產生，折射的 光線抵達 半導體界面時，也會有折射與反射（R2）。第二道反射光 R2比第一道反 射光 R1 多走了兩 次抗反射層。設抗反 射膜的光學厚度（膜折射率與膜厚度之乘積）為 d1，則 R1 與 R2 的 光程差＝2d。 當光程差 2d 等於半個波長的奇數倍時，兩道反射光的相位差將為 180°，產 生破 壞性干涉而互相抵消；從能量守恆定律可知，既然反射光都被抵銷了，穿透到太 陽能 電池的光自然就增加了 R1 R2 11/6/2023
36. 3 5 網印與燒結 (Printing & Firing) ◼ 電極:即由paste(膏狀)方式塗在wafer的表面上，再經由高溫燒結而成。 將電極接到wafer上才能使cell的電流導引出來，並且使用在一般的電 器用品上。 ❑ Printing:將電極印刷在wafer上。 ❑ Firing:將電極燒結到wafer內。 11/6/2023
37. 3 6 模組材料與製程 11/6/2023
38. 3 7 ◼ 1. 保護 ✓ 保護電池片 ✓ 防止漏電 ✓ 方便系統安裝 11/6/2023
39. 3 8 ◼ 2. 串接電池片,方便系統電力輸出 ❑ 一片電池片:0.68V / 11.8A / 8W (工作時) ❑ 一片模組(60-cells):41.3V / 11.8A / 390W 11/6/2023
40. 3 9 模組製程 11/6/2023 39
41. 4 0 ◼ A. Glass ◼ B. EVA ◼ C. Ribbon/String ◼ D. Back sheet ◼ E. Junction box ◼ F. Frame ◼ G.Sealant (RTV) F E D C B A G IM60-19.8Kg ( IM72 -27.0 kg) 11/6/2023 模組結構
42. 4 1 11/6/2023 模組材料:玻璃
43. 4 2 11/6/2023 EVA(乙烯-醋酸乙烯共聚物)與POE(乙烯-辛稀共聚物)性能各有優缺點: EVA價格較低、易加工、耐存儲、交聯速度快、與玻璃&背板粘結性能好； POE優勢主要在於材料性能好，抗PID性能優異、電阻率高、水汽阻隔率大、耐低溫耐黃變。 模組封裝材料:EVA / POE
44. 4 3 11/6/2023 模組材料:焊帶 / 助焊劑
45. 4 4 11/6/2023 模組材料:鋁框
46. 4 5 11/6/2023 模組材料:背板
47. 4 6 ◼ 良好之可靠性，包括耐熱性、耐低溫性、抗濕特性及耐候特性 ◼ 強度佳，衝擊強度、耐應力破裂性、電氣性質等 ◼ 防水性 (IP65) ◼ 內含二極體設計 11/6/2023 模組材料:接線盒/二極管
48. 4 7 + - + - sunshine + - CELL DAMADGE !!! Without bypass diode (partly shaded module) Withbypass diode (partly shaded module) 11/6/2023
49. 4 8 11/6/2023 模組材料:連接器
50. 4 9
51. 5 0 11/6/2023
52. 5 1 11/6/2023 模組包裝
53. 5 2 模組認證 Module Certification 11/6/2023
54. 5 3 PV Module Standards USA, 600V Europe, 1000V 模 組 可 靠 度 IEC 61730-1/-2 Performance Safety National Differences IEC61215/61646 Class II UL 1703 11/6/2023
55. 5 4 ▪Rigorous Testing ensures Performance and Safety 11/6/2023
56. 5 5 ▪Rigorous Testing ensures Performance and Safety 11/6/2023
57. 5 6 雲林大埤 太陽能光電系統介紹
58. 5 7
59. 5 8 太陽能光電系統分類 11/6/2023
60. 5 9 太陽能光電系統基本部件 11/6/2023
61. 6 0 4.5
62. 6 1 11/6/2023
63. 6 2 11/6/2023 資料來源:工研院
64. 6 3 11/6/2023 資料來源:工研院
65. 6 4 11/6/2023 資料來源:工研院
66. 6 5 11/6/2023 資料來源:工研院
67. 6 6 太陽能光電系統施工流程 11/6/2023 資料來源:工研院
68. 6 7 太陽光電系統維運 (20年) 11/6/2023
69. 6 8 11/6/2023
70. 6 9 11/6/2023
71. 7 0 謝謝指教