超薄保護塗層讓碲化鎘太陽能板效能提升13%！

紐約大學坦登工程學院的研究團隊最近開發出一項突破性技術，能大幅提升碲化鎘(CdTe)太陽能板的發電效率。相較於傳統矽晶太陽能板需要厚重的矽層，這種新型太陽能板只需在玻璃上沉積極薄的碲化鎘化合物，不僅製造成本更低，在高溫和弱光環境下仍能保持優異的發電表現。

雖然不像常見的深藍色或黑色矽晶屋頂太陽能板那麼普及，但碲化鎘太陽能板已成為美國大型太陽能電廠的主力技術，目前佔全美大型太陽能裝置量的40%。不過這項技術長期面臨一個關鍵挑戰：在製造過程中新增金屬導線時，高溫製程會損壞電池材料，特別是在晶體邊界處形成缺陷，就像馬賽克磁磚間的脆弱接縫，嚴重影響發電效率。

研究團隊在《ACS應用材料與介面》期刊發表的最新研究中發現，只要在新增金等金屬接觸層前，先鍍上一層超薄的氧化鋁鎵(AlGaO_x)或氧化矽(SiO_x)保護塗層，就能有效防止這種損傷。這層奈米級塗層會自動聚集在晶體邊界等脆弱區域形成保護，同時不影響其他部位的導電效能。

這個簡單又容易量產的解決方案帶來驚人成效：太陽能板的最高電壓提升13%，整體發電量也顯著增加。研究主要作者、紐約大學化學與生物分子工程學教授安德烈·泰勒指出：「矽晶太陽能板在室溫下表現良好，但溫度升高時效能就會下降。碲化鎘太陽能板沒有這個問題，特別適合加勒比海或赤道附近等高溫地區使用。」

實驗資料顯示，加上保護層後，太陽能板的開路電壓從750毫伏提升到850毫伏。只要控制好氧化層厚度避免增加電阻，另一個關鍵效率指標「填充因子」也獲得改善。泰勒教授解釋：「當高溫蒸鍍金接觸層時，AlGaO_x保護層能防止介面損傷，避免產生降低效能的缺陷。」

這項技術採用半導體產業成熟的旋轉塗佈工藝，能精確控制塗層厚度。研究還發現，該方法適用於金、鉬等多種金屬接觸層，與摻氮碲化鋅(ZnTe:N)緩衝層搭配使用時，更能促進太陽能板中正電荷載子(電洞)的傳輸，展現出更多應用潛力。

這項突破來得正是時候。在矽晶太陽能板市場被中國主導後，碲化鎘技術為美國重振太陽能製造業提供戰略機遇。更永續的是，其主要原料碲可從銅礦開採的廢料中提取，創造迴圈經濟價值。正如泰勒教授所說：「這個簡單的製程改良，可能成為推動太陽能產業發展的重要一步。」

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