低價、高效率砷化鎵(GaAs)薄膜太陽能將成為無所不在的嵌入式電源。不畏太陽能產業低迷,美國矽谷薄膜太陽能技術創新公司–Alta Devices正積極透過專利的GaAs材料薄化、堆疊及晶圓重複利用技術,量產低成本且轉換效率高達29%的可彎曲薄膜太陽能電池,藉此衝刺行動裝置、汽車、建築及無人飛行載具(UAV)等嵌入式應用市場。
Alta Devices董事長暨執行長Christopher Norris提到,目前Alta Devices的GaAs薄膜太陽能電池製作良率高達99%,技術相當純熟。 |
Alta Devices董事長暨執行長Christopher Norris表示,GaAs係地球上已知可將太陽光子轉換成最多電子的材料,扮演提升薄膜太陽能電池效率的重要推手;然而,礙於其材料及製程成本過高,導致市場發展牛步。如今,Alta Devices已藉由專利有機金屬化學氣相沉積(MOCVD)製造技術,進一步在臨時晶圓上生成厚度僅1微米(μm)的GaAs薄膜,分離後再重複使用該晶圓生產下一片薄膜,一舉突破GaAs高成本桎梏,並有助加速產出時程。
Norris補充,運用此一製程矽智財(IP)生產GaAs薄膜太陽能電池,除大幅縮減成本外,亦可完全發揮GaAs材料高轉換效率價值;同時還能基於薄型可彎折的產品特性,打造各種可攜式、安裝簡便及快速充電的嵌入式裝置應用電源。近期,Alta Devices已量產旗下首款單層結構(Single-junction)GaAs薄膜太陽能電池,搭配該公司的四次太陽能光子回收(4 Photonics Recycle)技術,將達到業界頂級29%轉換效率。
2013年,Alta Devices更將發布多層結構(Multi-junction)薄膜太陽能電池,利用堆疊兩層GaAs薄膜,使轉換效率攀升至33%水準;下一階段則可望於2014~2015年演進至三層結構,達成37%效率目標,持續擴展產品應用版圖。
事實上,目前太陽能電池大多基於製程成熟、成本低廉的單晶矽與多晶矽技術,惟轉換效率僅有17~19%且攜帶困難,應用因而局限於大型電站或居家型太陽能儲能系統,不易發展成嵌入式電源,進而加速太陽能普及腳步。
不過,Norris認為,隨著價格親民、可彎曲且效率令人驚艷的GaAs薄膜太陽能電池出爐,嵌入式設備開發商依賴天然資源實現產品隨時充電的理想將能成真。目前,Alta Devices正密切與美國軍方合作在新一代無人飛行載具上,安裝薄膜太陽能電池系統,使運轉時間從50分鐘延長至4小時以上;並協助打造戰備太陽能遠端電源(Remote Power),便於執行更長時間的軍事任務。
另外,Alta Devices亦鎖定其他嵌入式應用市場,積極催生薄膜太陽能行動電源,提供智慧型手機、平板裝置更方便的充電機制;同時還將攜手車廠打造電動車(EV)冷卻系統,藉由太陽能電力驅動車體或鋰電池組散熱機制,避免過度消耗主電池電力,進而增加行駛里程。
Norris透露,GaAs薄膜太陽能電池兼具高效率、低成本、快速生產及可彎曲設計等優勢,未來在嵌入式應用領域的滲透率將節節高升。由於Alta Devices目前每月產能約2MW,主力供應軍用嵌入式電源;為因應日後龐大產能需求,該公司亦已擴大投資並增建新晶圓廠,預計2013年可達到每月13MW產能,2014~2015年新廠落成並上線後,產能則將倍增至40MW。