1997年《京都議定書》制定目的為解決氣候變遷之問題，而京都議定書將于2012年屆滿，環顧全球石化燃料仍大量使用，二氧化碳的排放量亦逐年增高，全球溫室效應問題日益嚴重，加上2011年日本福島發生震驚全球的輻射安全危機，促使世界各國積極發展再生能源作為替代性能源。臺灣在2008年6月由行政院核定「永續能源政策綱領」，其中要點三、政策綱領─「凈源節流」，在「凈源」方面，積極發展無碳再生能源，有效運用再生能源開發潛力，預期于2025年占發電系統的8%以上。

III-V族太陽能電池是目前所有太陽能電池中，能量轉換效率最高，且全球已超過50家公司或機構投入聚光型太陽光發電系統的開發，其中美國Solar Junction公司研發III-V族多接面太陽能電池轉換效率已達到 43.5%；美國Amonix公司開發的HCPV系統發電效率亦達30%以上。在2008年，核研所投入相當人力，開始建立有機金屬化學氣相沉積系統(Metal-organic chemical vapor deposition；MOCVD) ，并自行開發III-V族多接面(InGaP/GaAs/Ge)太陽能電池的磊晶及制程技術。目前，研發團隊已發展出38%能量轉換效率之太陽能電池元件；未來將持續精進磊晶與制程技術，朝40%以上目標邁進。


圖1，8寸太陽能電池磊晶片。

   
圖2，路竹1MW聚光型示范電廠。

此外，核研所在研發「聚光型太陽能發電(Concentrated Photovoltaic；CPV)」系統技術上已有顯著成果。此次核研所發表的重大研發成果計有3項：第一，在高效率III-V族太陽能電池元件研發方面，其能量轉換效率已達到38%以上。其次，太陽能電池磊晶尺寸提升至8寸(如圖1)，大幅減少太陽能電池磊晶及制程成本的支出。第三項，HCPV系統研發方面，已完成MW級高聚光太陽能發電示范系統(如圖2)的建置。

HCPV系統的工作原理系以化合物半導體材料所制成的太陽能電池元件，加上一聚光透鏡將太陽光能量匯聚在太陽能電池元件上，聚光型太陽能電池模組如圖3所示。此外，化合物半導體材料所制作的太陽能電池元件，光電轉換效率比矽基太陽能電池元件高。再者，利用聚光透鏡可以使單一太陽能電池元件吸收數百倍的太陽光能量，大幅減少太陽能電池元件的使用數量；由于聚光透鏡成本比高效率聚光型太陽能電池的成本低，因此使用聚光透鏡可大幅降低HCPV系統的建置成本。此外，HCPV系統的應用除了大型太陽能發電廠的建立，亦可用于屋頂型及分散式發電系統。目前高效率聚光型太陽能電池的開發與應用已成為太陽能電池元件發展的主要趨勢之一。

臺灣光電半導體產業具有完整的產業體系及量產能力，目前雖以發光二極體、雷射與微波元件的產制為主，但MOCVD系統相同，臺灣磊晶技術的基礎深厚；核研所進行III-V族高效率太陽能電池、聚光系統與追蹤器等的研發，推廣并逐步與產業界合作，將可使臺灣的光電半導體產業領域更具多樣性，并能與機械產業結合，進而建立相關的再生能源產業。此外，HCPV產業于臺灣成型時，將可增進半導體、光電、機械及電子等產業領域的就業機會。(本文由行政院原子能委員會核能研究所太陽光電專案計劃研究員兼主持人郭成聰博士/副研究員吳志宏博士/副研發師楊敏德博士提供／DIGITIMES劉一婷整理)