淨零技術再進化解鎖太陽光電的未來可能

【撰文╱陳怡如】

太陽光電是實現能源轉型的重要項目。沙崙作為臺灣綠能科技的研發重鎮，工研院日前舉辦「2024沙崙綠能國際論壇暨成果展」，邀請國內外專家，針對新世代太陽光電、前瞻光電材料與電網管理等議題進行交流分享，期促成國內外綠能領域產研合作，攜手邁向綠能新紀元。

全球氣候變遷加劇，淨零轉型箭在弦上，世界迎來新一波的綠能革命。經濟部能源署署長游振偉於「2024沙崙綠能國際論壇暨成果展」中表示，隨著AI應用日益蓬勃，臺灣預計到2030年用電量將增長12％至13％；同時，淨零壓力也讓產業對綠電的需求愈來愈高。因此推動太陽光電發展，不僅是提升臺灣能源自主的必要措施，更是確保未來經濟發展的重要基石。

經濟部能源署於沙崙智慧綠能科學城建置「沙崙綠能科技示範場域」，集結了多家國家研究機構的資源，提供實場性能及試量產示範驗證，為產業化最後一哩路注入強勁動能，將助力未來商業推動和國際市場的擴展，進一步促進產業對綠能的投資與國際合作，推動臺灣成為亞太綠能產業的中心。

「2024沙崙綠能國際論壇暨成果展」匯聚包含工研院、日本產業技術綜合研究所（AIST）、泓德能源、旭東環保、荷蘭離岸光電業者Solar Duck、國立清華大學、國立成功大學等國內外產學研專家，針對新世代太陽光電、前瞻光電材料與電網管理等議題，為臺灣太陽光電發展提供可行的方向與多樣化解決方案。

提升光電效能與土地複合利用　突破地狹限制

在太陽光電方面，2023年太陽光電占臺灣綠電的48％，是綠電的主力。工研院綠能與環境研究所副所長張簡樂仁指出，臺灣地狹多山，太陽光電設置面臨土地限制，可透過兩種方式解決，第一是提升太陽能電池及模組效能，例如效能從20％提升至30％，土地需求可減少32.8％；第二是推動土地複合利用，包括農電共生、漁電共生、建築太陽能板及浮動光電等方式。

「從太陽能電池技術發展來看，第一代BSF（Back Surface Field；背面電場）發電效能大約只有20％，到第三代TOPCon（穿隧氧化鈍化接觸），發電效能便提升到28.7％，而到第五代Tandem（堆疊型太陽電池），發電效率更可增加到45％。」張簡樂仁強調，工研院持續推動太陽能電池技術發展，短期聚焦於提升TOPCon效能，長遠目標是無縫過渡至第五代堆疊型太陽電池（Tandem）技術，讓發電效率突破45％。

土地複合利用方面，離岸光電可突破土地限制，具有低成本、高擴充性等優勢，並可與風電整合成「離岸風光」複合系統，特別適合臺灣西南部海域的條件。未來再生能源滲透率將達7成，但再生能源「看天吃飯」的高間歇性，可能也會對電網的系統能量平衡、系統慣性和電能品質等方面產生影響，儲能與電力轉換技術對於未來電網穩定至關重要。

會中也從前瞻光電材料的角度，探討其他非晶矽電池技術。傳統太陽能電池以矽材料為主，發電效率要再向上突破，挑戰不小。因此，薄膜太陽能電池（如CIGS）、三五族化合物及鈣鈦礦電池等非晶矽電池逐漸受到重視。其中，鈣鈦礦電池則因高效能、低成本、半透明等特性，被認為是最有潛力取代矽晶太陽能電池的技術，但在耐濕性、抗氧化性及大規模量產上仍有待突破。

創新技術與材料　煥新能源使用面貌

國際論壇之外，現場也展示眾多綠能技術亮點成果。「可撓式矽晶TOPCon模組」結合高效的TOPCon（穿隧氧化鈍化接觸）電池與模組可撓性，提供靈活高效的綠能解決方案。該模組採用工研院開發的先進TOPCon技術，能有效降低光源反射，顯著提升光電轉換效率。與傳統鈍化射極與背面太陽電池（Passivated Emitter and Rear Cells；PERC）相比，TOPCon太陽電池高溫穩定性更佳，低照度或高溫氣候下的發電量衰減率更低，可節省10％以上用地面積，特別適合臺灣。

工研院更開發特殊的薄型塑料基板，打造可撓性模組，不僅可彎曲，更具備輕量化優勢，整個模組重量可大幅減少70％，易於搬運並可快速安裝。團隊也考量未來放置戶外的需求，打造特殊的疏水表面，不易殘留髒汙和水漬，致使發電效率降低。特別適合用於特殊造型的建築，以及對負重較為敏感的場域，如大樓外牆和高速公路隔音牆。未來，這項技術甚至可拓展至交通載具的車頂等多樣化應用。

工研院研發的「可撓式矽晶TOPCon模組」結合高效的TOPCon電池與模組可撓性，可用於特殊造型的建築立面，提供靈活高效的綠能解決方案。

新材料也成為關注焦點，鈣鈦礦材料不止可用於發電，也能用來做X光檢查。工研院研發的「鈣鈦礦X光閃爍體」，與現行X光材料碘化銫閃爍體相比，鈣鈦礦閃爍體展現出優秀的X光轉換效率和解析度，可提升15％的靈敏度，達到低劑量與快速顯影，可減少病患的輻射暴露；其可撓性設計可讓X光檢測時一次到位，減少病患頻繁換姿勢的麻煩，提升檢查效率和舒適度。

運用「鈣鈦礦X光閃爍體」製作出的鈣鈦礦X光平板感測器應用領域廣泛，不僅適用於醫療檢測，還可用於工業非破壞性檢測，如電路板檢測等。這項技術目前已與國內光電廠商合作，完成廠內驗證，未來有望應用於多種產業。

鈣鈦礦X光平板感測器應用領域廣泛，適用於醫療檢測，也可用於工業電路板檢測等，目前已與業界領導廠商睿生光電展開合作。

移動式能源設備　讓市集更永續

夜市是臺灣特有文化，在淨零排放風潮下，夜市也要更永續。工研院「Ecube移動式能源解決方案」四四方方的外型就像「十八仔」的大骰子，頂端與四壁都是太陽能板，地板則配備儲能設備，可將多餘的太陽能儲存起來，無論晴雨、晝夜，皆能不間斷供電。現場實際示範用儲存的太陽能，供應電風扇、冰箱等設備電力，儲存的電量則依電池大小決定，具備可擴充性。

模組化的小巧體積，可隨處移動組裝，並擁有離網支援和快速部署的優勢，特別適合在市電牽線困難的戶外展覽及擺攤使用。目前E-Cube已在今年臺南大武崙綠能市集及臺南海安路市集亮相，展示在戶外市集中的應用潛力，未來也能應用在電力不足的偏鄉，或是因災害而臨時斷電的救災情境中，作為推動淨零的實證典範。