2009年7月1日 星期三

從PC1D- UNSW太陽能模擬軟體說起


UNSW澳洲新南威爾斯大學在太陽電池效率的研究上一直是獨占鰲頭,就連台灣的太陽能電池廠益通都在2007年的時候與UNSW簽訂共同研發超高效率太陽能電池技術合約,為期三年,UNSW「太陽能之父」Martin Green之父所寫的二本書也都一直是入門太陽能的經典教材 (紅皮書 Solar Cells: Operating Principles, Technology and System Applications 綠皮書 Silicon Solar Cells: Advanced Principles and Practice ),而今天要介紹的就是一套由UNSW所發展出的太陽能模擬軟體PC1D,從1985年PC1D第一版發行開始,到目前PC1D5,9版的廣泛應用,該軟體在太陽電池論文中被大量引用來當作模擬工具,雖然台灣從事太陽能電池研究的碩、博士生不多,但目前台灣的太陽能電池產業正在逐漸加溫中。在正式介紹PC1D5.9版的使用之前我們先來了解一下目前的產業環境,大量的後進廠商都投入薄膜太陽能電池這塊領域,例如聯電轉投資的聯相光電、奇美電轉投資的奇美能源,再加上原有的綠能、益通、茂迪等等…,台灣太陽能產業的規模越來越大。太陽能也不是一門新的學問,早在半導體發展之初,人們就了解P-N junction可以用來當成太陽電池,但是先天上的半導體材料特性限制以及量產製程都大大地降低了太陽能電池的最終效率,此外太陽能電池是一門非常複雜的課題,不但包含了光與電的交互作用,還進一步衍生到產品的封裝以及整個系統架構,還有最重要的產品穩定度及永久性,假如我們製作太陽電池所耗費的能源=太陽能電池照光10年所產生的能源(Energy pay back time),那麼我們就必須保證這太陽電池可以使用十年以上,您說是吧。所以要發展太陽能產業,除了效率、穩定度必須提高之外,產業規格必須要夠大以壓低每單位價格,另外還得仰賴政府的政策補助。太陽能是一個夢想產業,製作完畢的太陽能電池是一種公認無污染之可再生能源(製作的過程中產生的廢氣、廢液汙染則可採用不同的方法處理以及防治),目前世界各國重視各種新能源與替代性能源,亦造成太陽能工業的蓬勃發展,目前世界三大太能陽市場為德國、西班牙及美國(非照順序),世界三大廠商為德國Q-Cell、日本Sharp、中國Suntech尚德,另外還有後起的薄膜太陽能電池廠商美國First solar及nano solar等,儘管2008年金融海嘯的威力仍在,使得各家廠商的營收都大幅下降,但是就長遠的眼光太陽能的市場還會繼續擴展,畢竟目前太陽能占所有的能源還不到1%。在了解了一些背景知識後,我們是不是更加有動力去學習了呢,儘管PC1D主要是用來模擬單矽上的單層或是串接太陽能電池(Tandem Cell),也就是以效率為導向的結構,與目前另一流行趨勢偏向於降低成本、有機會用在軟性基板(flexible substrate)而目前效率及穩定度卻都還有待加強的薄膜製程是不一樣的,但是其元件的基本物理原理都很相似,可以觸類旁通,想要學習PC1D軟體操作的人可以下載下列的Pdf檔,裡面有軟體下載的位置,目前軟體由UNSW免費提供。

1 則留言:

  1. 拜讀您本篇大作獲益匪淺,另有關pc1d or pc2d方面資訊均是末學渴望,祈盼先進不吝賜教。感恩!

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