【興新聞】《興大材料系教授兼工學院副院長武東星》永晝的城市—太陽能 路燈系統

2007-07-26/經濟日報/F4版/節能照明/武東星中興大學材料系教授兼工學院副院長

作者 武東星為中興大學材料系教授兼工學院副院長

         LED被視為未來的照明新星，其發光過程不牽涉化學反應，具有壽命長、低污染且發光效率較高的優勢，同樣電量下，LED能產生日光燈兩倍以上的照度。 目前我國在LED產業的產量全球第一，約占全球35.5%左右，而產值則僅次於日本為全球第二。去年底在杜哈亞運開幕式所呈現的超大型LED電視牆，便是出自台灣公司之手。目前太陽電池研發方向主要以高效率、低成本、低污染與壽命長為依歸，市面上常見的太陽電池，仍以矽晶太陽電池為主流，分為單晶矽晶片、多晶矽晶片、非晶矽薄膜太陽電池三大類別，現階段除了矽晶太陽電池外，尚有三五族、二六族、有機太陽電池、色素增感太陽電池等不同種類的元件在開發中。

         適用於路燈系統的太陽能電池依據統計指出，若將台灣的交通號誌與照明路燈全部改由LED照明取代，一年可以節省約07億度的電力，此工作預計在三年內完成。要運用在路燈的太陽能模組必須具備以下幾項條件：尺寸受限，因此必須具有高轉換效率；要能接受長時間日照；需要適應戶外氣候變化；機械性質要夠堅固；成本越低越好；壽命要越長越好。上述條件與模組封裝技術及元件特性有關，由於應用在路燈系統的太陽能板尺寸受到限制，轉換效率需要越高越好，現階段適用的產品主要仍以矽晶片型的太陽電池為主。

         高效率矽晶太陽電池發展近況要提高現有矽晶太陽電池轉換效率的方法，常採取的技術包含表面粗化、背面電場、選擇性射極等，目前最高轉換效率的單晶矽太陽電池紀錄為澳洲新南威爾斯大學保持的24.7 %。傳統的矽晶太陽電池製程一般先使用濕蝕刻令表面粗化，再以爐管擴散形成p/n接面，以化學氣相法鍍上抗反射層，再網印上下金屬電極，但為提升效率，各種新技術不斷推層出新。

         台灣學界近年在矽晶與銅銦硒鎵電池的研究狀況以筆者在中興大學實驗室之研究為例，目前採用熱燈絲化學氣相沈積(HWCVD)系統，進行製作矽晶異質結構太陽電池之研究，熱燈絲CVD比電漿輔助CVD擁有許多優點，如沈積速度快、大面積沈積、矽膜含氫量低、設備成本低等等，是適合開發研究製作太陽電池元件的一種技術。         

         過去幾年，我們利用熱燈絲CVD沈積矽薄膜技術已相當成熟，也完成矽膜之結構、光學及電氣特性分析，用於製作矽晶異質結構太陽電池，目前已經實現轉換效率達1 .4 %的矽晶異質結構太陽電池元件，朝20 %的高效率持續努力中。

         儘管太陽能LED照明好處多多，但整體造價仍過昂貴，目前太陽能LED路燈的售價約是一般路燈的三到五倍，以致於推廣不易。但眼見全球電價不段調漲，政府對路燈電費支出逐年攀高的問題也必須正視，在結合政府政策與民間研究機構的力量合作開發下，生產技術已不斷創新改良，成本與產量也在改善，近兩年在街道上已陸續出現許多由LED與太陽能結合的產品，諸如交通號誌、廣告看板、高速公路號誌等，相信在不久的將來，你我將生活在由太陽能LED路燈系統所點綴的永晝都市中。