低价/高效GaAs助攻薄膜PV嵌入式应用发光

低价、高效率砷化镓(GaAs)薄膜太阳能将成为无所不在的嵌入式电源。不畏太阳能产业低迷，美国矽谷薄膜太阳能技术创新公司--Alta Devices正积极透过专利的GaAs材料薄化、堆叠及晶圆重复利用技术，量产低成本且转换效率高达29%的可弯曲薄膜太阳能电池，借此冲刺行动装置、汽车、建筑及无人飞行载具(UAV)等嵌入式应用市场。

 

Alta Devices董事长暨执行长Christopher Norris提到，目前Alta​​ Devices的GaAs薄膜太阳能电池制作良率高达99%，技术相当纯熟。

 

Alta Devices董事长暨执行长Christopher Norris表示，GaAs系地球上已知可将太阳光子转换成最多电子的材料，扮演提升薄膜太阳能电池效率的重要推手；然而，碍于其材料及制程成本过高，导致市场发展牛步。如今，Alta Devices已藉由专利有机金属化学气相沉积(MOCVD)制造技术，进一步在临时晶圆上生成厚度仅1微米(μm)的GaAs薄膜，分离后再重复使用该晶圆生产下一片薄膜，一举突破GaAs高成本桎梏，并有助加速产出时程。

 

Norris补充，运用此一制程矽智财(IP)生产GaAs薄膜太阳能电池，除大幅缩减成本外，亦可完全发挥GaAs材料高转换效率价值；同时还能基于薄型可弯折的产品特性，打造各种可携式、安装简便及快速充电的嵌入式装置应用电源。近期，Alta Devices已量产旗下首款单层结构(Single-junction)GaAs薄膜太阳能电池，搭配该公司的四次太阳能光子回收(4 Photonics Recycle)技术，将达到业界顶级29%转换效率。

 

2013年，Alta Devices更将发布多层结构(Multi-junction)薄膜太阳能电池，利用堆叠两层GaAs薄膜，使转换效率攀升至33%水准；下一阶段则可望于2014～2015年演进至三层结构，达成37%效率目标，持续扩展产品应用版图。

 

事实上，目前太阳能电池大多基于制程成熟、成本低廉的单晶矽与多晶矽技术，惟转换效率仅有17～19%且携带困难，应用因而局限于大型电站或居家型太阳能储能系统，不易发展成嵌入式电源，进而加速太阳能普及脚步。

 

不过，Norris认为，随着价格亲民、可弯曲且效率令人惊艳的GaAs薄膜太阳能电池出炉，嵌入式设备开发商依赖天然资源实现产品随时充电的理想将能成真。目前，Alta Devices正密切与美国军方合作在新一代无人飞行载具上，安装薄膜太阳能电池系统，使运转时间从50分钟延长至4小时以上；并协助打造战备太阳能远端电源(Remote Power) ，便于执行更长时间的军事任务。

 

另外，Alta Devices亦锁定其他嵌入式应用市场，积极催生薄膜太阳能行动电源，提供智慧型手机、平板装置更方便的充电机制；同时还将携手车厂打造电动车(EV)冷却系统，藉由太阳能电力驱动车体或锂电池组散热机制，避免过度消耗主电池电力，进而增加行驶里程。

 

Norris透露，GaAs薄膜太阳能电池兼具高效率、低成本、快速生产及可弯曲设计等优势，未来在嵌入式应用领域的渗透率将节节高升。由于Alta Devices目前每月产能约2MW，主力供应军用嵌入式电源；为因应日后庞大产能需求，该公司亦已扩大投资并增建新晶圆厂，预计2013年可达到每月13MW产能，2014～ 2015年新厂落成并上线后，产能则将倍增至40MW。