太陽能光伏技術於過去二十年間迅速發展，為使太陽能光伏技術於發展過程中達到零碳排放的目標，近年來主要針對其材料、生產成本及對環境造成的影響進行改善。

近幾十年來各國為了於2050年達到二氧化碳排放量降至零的目標，致力發展再生能源技術，其中太陽能光伏技術即為各國發展的重點項目之一。隨著太陽能光伏技術逐漸純熟，其已從過去致力精進晶片式太陽能板技術，轉而發展薄膜式太陽能板，其中薄膜式太陽能板又可分為商用薄膜太陽能板及新興薄膜太陽能板。
現今，薄膜式太陽能板技術雖已有重大的進展，然而其在材料的使用、生產成本及對環境造成的影響仍有改善的空間。文章主要針對商用薄膜太陽能板及新興薄膜太陽能板技術做介紹，並評估其對環境的影響以提供未來發展建議。

一、商用薄膜光伏(Commercial thin-film PV)
(一)技術介紹
1.氫化非晶矽(a-Si：H)
氫化非晶矽太陽能通常在製程上是利用電漿輔助化學氣相沉積系統(PECVD)，在150-300°C的低溫下沉積非晶矽薄膜。與晶矽太陽能板相比，氫化非晶矽能隙約1.7-1.8eV且面板厚度僅300nm，其單次可吸收約90%太陽光能，故具有輕巧且高光照吸收能力的特性。
此外，商用氫化非晶矽模組大多與奈米矽(nc-Si)及非晶矽鍺(aSiGe)合金的電池相互組合，形成沒有晶格匹配(Lattice match)限制的多結電池，適合應用在低功率的小型電池。但氫化非晶矽具有光劣化效應(Staebler-Wronski Effect, SWE)，導致發電效率降低，因此市場規模發展上面臨阻礙。

2.碲化鎘(CdTe)
碲化鎘具有1.45eV的直接能隙(Direct bandgaps)及良好的太陽光譜吸收能力的特質，實驗室製備的電池轉化效率可高達22.1%。此外，由於模組生產規模較大且低成本，是目前市占率最高的薄膜電池，但元素鎘的毒性和碲的稀缺性為現今碲化鎘技術發展最至關重要的問題，需積極研究替代材料。

3.銅銦鎵硒(CIGS)
銅銦鎵硒薄膜電池具有1.1-1.2eV的直接能隙(Direct bandgaps)，製程上可透過液相(solution-phase)及氣相(vapor-phase)技術，在聚酰亞胺(polyimide)基板或柔性金屬上製備，且具有較高的抗輻射性，使得其經常用於建築光伏設備，目前發電效率達23.3%。然而由於其結構和電子不均勻性導致其開路電壓較低，加上銦元素的缺乏使得此技術難以大規模應用，造成現行銅銦鎵硒技術面臨關鍵挑戰。

(二)未來發展方向
由於商用薄膜電池多使用有毒及稀缺性元素，故未來發展將朝向回收利用為主。傳統回收廢棄太陽能板的流程為將回收的模組壓碎，並以乙烯-乙酸乙烯酯(ethylene-vinyl acetate copolymer, EVA)密封壓碎後的材料，將其加熱處理並填埋。透過工藝回收技術從面板中回收有害或稀缺元素，如氫化非晶矽面板中的鋇、銅、鎳及鋅元素，碲化鎘面板中的鎘及碲元素，以及銅銦鎵硒面板中的銅、汞、鉬、鎳及銀元素，以降低技術對環境危害的影響並提高稀缺材料獲取的可能性。

二、新興薄膜光伏(Emerging thin-film PVs)
(一)技術介紹
1.鈣鈦礦(PSC)
鈣鈦礦太陽能板技術主要源自於固態染料敏化太陽能光伏技術，此材料為一種有機-無機複合型鹵素(organic-inorganic hybrid halide)材料，由於其具有極佳的光電特質，目前發電效率已可達24.2%，加上可透過低溫技術進行液相或氣相沉積製造，使得此項目為目前最有前途的新興薄膜光伏技術之一。近期主要致力於提升鈣鈦礦薄膜光伏設備的壽命，同時針對其對水高敏感度及材料中有毒元素(如鉛元素)等特性帶來的影響進行改善。

2.有機光伏(OPV)
有機光伏太陽能板通常透過有機小分子或聚合物來吸收光，由於此技術的材料多為易取得之材料，且透過沉積技術製造可易於擴充薄膜結構，因此缺陷耐受程度及經濟效益皆較高，目前實驗室的發電效率可達15.6%。現今主要針對其激子傳輸(exciton transport)效率低、長期發電穩定性較差、大面積沉積、產量低等問題進行改善。

3.染料敏化(DSC)
典型的製造方式為在玻璃基板上沉積透明導電氧化物(如摻氟的氧化錫和摻銦的氧化錫)，並覆蓋上半導體材料層，將奈米多孔性的二氧化鈦或過渡金屬氧化物做為電池透明陽極，並將其置於由光敏的釕-多吡啶染料或有機染料及溶劑的混合物中，使陽極被吸光的染料分子敏化，以形成共價鍵並提高發電效率，目前發電效率達12.3%。現今染料敏化技術主要針對其在長期光照及高溫環境下的穩定性、近紅外光吸收率及低開路電壓(Open circuit voltage, OCV)等項目進行改善。

4.量子點光伏(QDPV)
量子點光伏為透過改變材料尺寸來調節膠態金屬硫化物奈米晶體(主要是PbS)能隙，以更有效地獲得近紅外光及太陽光。此外，其具有可於室溫製造及操作穩定的優點，使其成為近年來各國發展新興薄膜光伏的重點項目之一，目前發電效率已達到16.6%。此外，量子點薄膜結構的無序性及中空狀態導致開路電壓降低，可能成為往後技術發展的限制。

(二)未來發展方向
近年來針對鈣鈦礦技術對空氣較敏感之困境有重大的突破，透過晶體工程方法形成鉛結構的中間相，控制鈣鈦礦在環境條件下晶體的生成，以提高鈣鈦礦太陽能板的發電效能。
而以燃料敏化為基底結構的量子點敏化太陽能電池(QDSC)則為近期各國致力發展的技術之一，其透過量子點材料(如硫化鎘、碲化镉及硒化鎘等)做為敏化劑以提高太陽輻射量，並引入卷對卷(Roll to Roll)塗佈工藝以進行大規模生產。
此外，量子點光伏技術在發電的過程中會排放氮氧化物(NOx)和硫氧化物(SOx)氣體，以及汞、鎳、砷、鉻、鎘與鉛等重金屬，降低汙染物的排放將是新興薄膜光伏技術未來發展方向之一。