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接续上篇对于太阳电池所需之上游硅材、硅芯片制程与技术发展趋势说明后，后续则浅述“太阳电池”之制程与短期内之技术发展趋势。
太阳电池的种类
太阳电池的种类，乃藉由不同材料、基板型态与组件之交叉搭配而成，如图1所示。
而大部分归类上，多以不同材料区隔，如图2所示，多数太阳电池主要原料为硅(Silicon，Si)，其中又以单晶硅(Monocrystalline)、多晶硅(Multicrystalline)及非晶硅(Amorphous)为最多。
单晶硅及多晶硅基本上是以硅晶圆为基础制作p-n型的太阳电池，属于结晶硅太阳电池，由于材料缺陷较少，光电能转换效率较高，但成本也相对的较高；然就其转换效率而论，结晶硅太阳电池商业化平均转换效率达16%，而实验室之转换效率则接近25%，简而言之，就目前太阳电池商业化技术发展，当太阳光被太阳电池所吸收，仅有约16%转化成为电能，另外的84%则成为毫无用处的热能。
与结晶硅太阳电池不同的组件，则为薄膜型太阳电池。薄膜型太阳电池相较于结晶硅太阳电池，其仅需要一层极薄的光电材料，因此其所使用材料量也相对较低；另外，薄膜的基板可使用软性或硬性的基材，可选择的应用弹性高，虽说目前制作成本仍高于结晶硅太阳电池约30～40%，不过，硅材短缺议题，却促进其技术发展的速度，未来待技术发展成熟，应用的领域则将更为宽广。
于薄膜的组件之上，依其使用的材料不同，而有不同种类的太阳电池。其材料包含：非晶硅(Amorphous Cells)、铜铟镓二硒(Copper Indium Gallium Diselenide Solar Cells, CIGS)、镉碲薄膜(Cadmium Telluride Thin Film Photovoltaics, CdTe)、硅薄膜(Thin Film Silicon Solar Cells)、染料敏化(Dye-Sensitized Solar Cells, DSSC)等…太阳电池。
其中，非晶硅太阳电池，其于便宜的基板上(如玻璃、不锈钢等)沈积一层厚度小于1μm的非晶硅p-i-n型太阳电池。由于非晶硅具有较广的光谱吸收能力，在i层只需要0.2μm～0.5μm的厚度，即可达到1.1～1.7eV的吸光频率范围，比结晶硅1.1eV要高出许多；然材料缺陷较多，光电能转换效率较低，但成本也较低，目前除转换效率不高外，户外使用仍有稳定度不佳的缺点。为了解决上述问题，近期技术发展上，为能提高光电转换效率，则增加成本，于非晶硅太阳电池上，再迭层其它材料，目前商业用转换效率约4～10%，实验室转换效率则为13%，故面对硅晶体太阳电池之成本效益而言，其应用领域上则略有不同。
就各项技术之应用市场来看，2004年全球单晶硅太阳电池生产量约250百万瓦，占太阳电池总生产量之36%，多晶硅太阳电池之生产为330百万瓦，占总生产量之44%，以日本为最主要生产国，而非晶硅太阳电池之生产量占总生产量之4%，其中一半以上属于消费性用太阳电池。而2005年，基于成本考虑，多晶太阳电池之应用微幅压缩单晶太阳电池而成长；有鉴于太阳电池之需求旺盛与硅材短缺议题持续发烧，非硅晶太阳电池于2005年，占总生产量的比例，由2004年的4%提升至5%。
而化合物半导体材料中，以GaAs之转换效率最高，唯因基板、材料及其制作成本高，仅适用于太空应用及特殊用途。CdTe太阳电池属于II-VI族化合物半导体，其结构主体由2μm层的P-type CdTe层与后仅0.1μm的N-type CdS形成，光子吸收层主要发生于CdTe层，吸光效率系数>105cm-1，故厚度相当薄，并可吸收90%以上的光；CdS层的上沿先接合TCO，再连接基材，CdTe上沿则接合背板，形成一个电池架构。目前转换效率>10%，然仍具有以下限制：(1)模块与基材成本太高，CdTe占材料总成本的53%，半导体材料则为5.5%；(2)碲天然蕴藏量有限，未来若成为主流，材料仍为严重问题；(3)镉具有毒性，故虽其对太阳光谱具有最适合的吸收系数，且为直接迁移型半导体，在物性上具有优越的地位；然与另一CuInSe2(CIS)为三元素化合物太阳电池，虽其特性具有较佳的光吸收系数，但是这两种薄膜太阳电池分别由于环保问题及大量生产不易问题，一直无法商业化；因此，基本上低价格、高可靠度、可商业化的太阳电池确是以薄膜型晶硅材料被视为未来可期待之太阳电池材料。
由于薄膜太阳电池具备低价、可大面积化的特征，因此，一直扮演着未来可商业化希望的太阳电池的角色，虽然技术的发展与硅晶圆晶硅太阳电池同步，但是，至今在性能及可靠度方面仍然无法与硅晶圆晶硅太阳电池相比拟，最主要的原因乃在于很难在便宜的基板上(若使用硅晶圆为基板就丧失了以低价为取向的薄膜技术之原意)成长出与硅晶圆相同质量及可靠度的薄膜硅材料。在这长期的发展时日里，薄膜硅太阳电池(Thin Film Silicon Solar Cells)的转换效率，目前商业化技术上，比Wafer Based晶硅太阳电池低约7-8%，主要的理由为：(1)非晶硅薄膜太阳电池因成长在便宜的基板上，因此无磊晶的效应，材料的特性与稳定度就无法与硅晶圆晶硅太阳电池相比；(2)低温多晶硅薄膜太阳电池为低温成长，材料的缺陷问题无法与晶圆的晶硅太阳电池相比较。然实验室最高转换效率已达21%，而商业化市场中，仅Astropower以昂贵的石墨为基材，转换效率方为13.4%。其虽为未来具潜力之太阳电池种类之一，然目前尚须持续钻研的方向：(1)使用玻璃基材、(2)使用耐高温基材、(3)将单晶硅层半成品转植至玻璃硅材。而日本三菱则成功制备100cm2，转换效率达16%。
而染料敏化太阳电池，则以奈米结构电极与染料结合，成为高转换效率电子转移接口技术；基本架构为透明导电基片、多孔纳米晶体二氧化钛半导体的导电层，然激发态是于一个不稳定的状态下，因此，电子必需以最快的速度注入到紧邻的TiO2导带，使染料分子所失去电子能在第一时间从电解质中得到回馈作用，于TiO2导带中的电子能够并入导电膜中，最终经由电极引至外部回路产生光电流作用；虽DSSC被预期为第三代太阳电池技术，然由于(1)目前商品化时程尚未能够印证产品的耐久性、(2)整体电池模块的细部研究尚待加强、(3)大面积制程技术，目前研究投入不足；因此，于迈向未来低成本太阳电池的路途上，仍需伏枕以待。
截至目前为止，单晶硅与多晶硅太阳电池仍为太阳电池之主流技术，预期至2010年，单多晶太阳电池占领市场约85%，而Ribbon-/Sheet c-Si之应用比例将成长至8%。另外，由于日本与德国市场应用政策充分导引产业发展，故单多晶硅太阳电池技术由美国主力发展转移至以日本与欧洲发展最为成熟。为了区隔技术发展之方向，近期美国则多朝向其它新兴太阳电池的发展前进。
Sharp估计，2000-2040年各类型太阳电池之发展趋势。有鉴于太阳光电需求急遽上升，引发硅材短缺的问题，亦间接促进各种太阳电池技术之发展，而各类型技术之发展状态，薄膜硅太阳电池被称之为第二代太阳电池，尤其是具优势性的微晶硅(mC-Si)薄膜太阳电池，其转换效率可达12%，虽目前仍无大量商品推出，然预期10～15年后将逐渐于市场具影响力。另外，近年来各研究单位积极着手于第三代太阳电池研发，例如：先进薄膜材料、奈米/量子材料及技术、有机无机混成太阳电池。其中奈米太阳电池研究很少且水平不佳，而目前奈米应用于太阳电池领域之技术发展步调缓慢；因此，整体而言，预期未来至2010年前，太阳电池技术发展仍以结晶硅太阳电池为生产及研发重点。
细观主流太阳电池结晶硅太阳电池之制造流程，如图５所示。而其短期未来极具潜力的两项产品--结晶硅(Bulk-Si)与薄膜硅(Thin Film Tandem-Si)太阳电池，其全球技术之发展趋势如图6所示。
目前结晶硅太阳电池量产设备进步很快，而Cell效率与产能对制程设备的依赖度越来越高，Cell效率与成本除了技术与Know-how以外，与设备、材料(Wafer)之质量亦有很大关系。近两年产品效率提升很快，而主要改进之处为：(1)Wafer质量、厚度与成本；(2)制程设备；(3)制程方法与组件结构之调整。而未来技术发展重点有二：
1.开发使用薄芯片以提升效率之制程技术；
2.新结构与新制程结晶硅太阳电池技术开发，包括：(1)网印技术制作selective emitter结构，(2) Impurity gettering技术，使lifetime提升，(3)以Laser制作Local BSF结构技术，(4)Surface passivation 技术，(5)使用RTP or belt furnace降低制程温度，(6)多晶硅芯片表面Texturization技术…等。
R.M. Swanson则于A Vision for Crystalline Siliocn Solar Cells说明，2002-2012年太阳电池关键技术发展趋势有几项特点：
1.效率由17%增至21% -Heterostructure contacts
-Advanced cell designs
-High lifetime silicon
2.硅晶圆厚度由280μm降至120μm
3.太阳电池尺寸由5英寸增至8英寸吋
4.结晶成长技术改良
5.切割技术的精进：降低Kerf Loss由200μm至130μm
6.工厂产能由200MW/yr增至500MW/yr
7.工厂高度的自动化
成本降低部分，由于Solar Grade硅晶原料之研发，目前IC Grade成本约为US$40-60/kg，Solar Grade可降至US$30/kg以下，加上Wire Saw技术改进，并强化原先20年之使用年限至30年，及制程材料与设备低价化，因此单硅晶太阳电池有机会降低一半的成本。藉由高质量硅芯片，及结构/制程之提升，使得量产效率得以提升。
另外，面对上游硅材短缺，各种新兴太阳电池技术则有更大的诱因促进开发，诸如：聚光型太阳电池(Concentrating Photovoltaic Cell)、球状太阳电池(Spherical Silicon Solar Cell)、背接式太阳电池(Cross Section Cell)…等技术。此类新兴太阳电池之技术发展，亦为太阳光电产业未来发展之重要关键因素。
太阳电池的种类
太阳电池的种类，乃藉由不同材料、基板型态与组件之交叉搭配而成，如图1所示。
而大部分归类上，多以不同材料区隔，如图2所示，多数太阳电池主要原料为硅(Silicon，Si)，其中又以单晶硅(Monocrystalline)、多晶硅(Multicrystalline)及非晶硅(Amorphous)为最多。
单晶硅及多晶硅基本上是以硅晶圆为基础制作p-n型的太阳电池，属于结晶硅太阳电池，由于材料缺陷较少，光电能转换效率较高，但成本也相对的较高；然就其转换效率而论，结晶硅太阳电池商业化平均转换效率达16%，而实验室之转换效率则接近25%，简而言之，就目前太阳电池商业化技术发展，当太阳光被太阳电池所吸收，仅有约16%转化成为电能，另外的84%则成为毫无用处的热能。
与结晶硅太阳电池不同的组件，则为薄膜型太阳电池。薄膜型太阳电池相较于结晶硅太阳电池，其仅需要一层极薄的光电材料，因此其所使用材料量也相对较低；另外，薄膜的基板可使用软性或硬性的基材，可选择的应用弹性高，虽说目前制作成本仍高于结晶硅太阳电池约30～40%，不过，硅材短缺议题，却促进其技术发展的速度，未来待技术发展成熟，应用的领域则将更为宽广。
于薄膜的组件之上，依其使用的材料不同，而有不同种类的太阳电池。其材料包含：非晶硅(Amorphous Cells)、铜铟镓二硒(Copper Indium Gallium Diselenide Solar Cells, CIGS)、镉碲薄膜(Cadmium Telluride Thin Film Photovoltaics, CdTe)、硅薄膜(Thin Film Silicon Solar Cells)、染料敏化(Dye-Sensitized Solar Cells, DSSC)等…太阳电池。
其中，非晶硅太阳电池，其于便宜的基板上(如玻璃、不锈钢等)沈积一层厚度小于1μm的非晶硅p-i-n型太阳电池。由于非晶硅具有较广的光谱吸收能力，在i层只需要0.2μm～0.5μm的厚度，即可达到1.1～1.7eV的吸光频率范围，比结晶硅1.1eV要高出许多；然材料缺陷较多，光电能转换效率较低，但成本也较低，目前除转换效率不高外，户外使用仍有稳定度不佳的缺点。为了解决上述问题，近期技术发展上，为能提高光电转换效率，则增加成本，于非晶硅太阳电池上，再迭层其它材料，目前商业用转换效率约4～10%，实验室转换效率则为13%，故面对硅晶体太阳电池之成本效益而言，其应用领域上则略有不同。
就各项技术之应用市场来看，2004年全球单晶硅太阳电池生产量约250百万瓦，占太阳电池总生产量之36%，多晶硅太阳电池之生产为330百万瓦，占总生产量之44%，以日本为最主要生产国，而非晶硅太阳电池之生产量占总生产量之4%，其中一半以上属于消费性用太阳电池。而2005年，基于成本考虑，多晶太阳电池之应用微幅压缩单晶太阳电池而成长；有鉴于太阳电池之需求旺盛与硅材短缺议题持续发烧，非硅晶太阳电池于2005年，占总生产量的比例，由2004年的4%提升至5%。
而化合物半导体材料中，以GaAs之转换效率最高，唯因基板、材料及其制作成本高，仅适用于太空应用及特殊用途。CdTe太阳电池属于II-VI族化合物半导体，其结构主体由2μm层的P-type CdTe层与后仅0.1μm的N-type CdS形成，光子吸收层主要发生于CdTe层，吸光效率系数>105cm-1，故厚度相当薄，并可吸收90%以上的光；CdS层的上沿先接合TCO，再连接基材，CdTe上沿则接合背板，形成一个电池架构。目前转换效率>10%，然仍具有以下限制：(1)模块与基材成本太高，CdTe占材料总成本的53%，半导体材料则为5.5%；(2)碲天然蕴藏量有限，未来若成为主流，材料仍为严重问题；(3)镉具有毒性，故虽其对太阳光谱具有最适合的吸收系数，且为直接迁移型半导体，在物性上具有优越的地位；然与另一CuInSe2(CIS)为三元素化合物太阳电池，虽其特性具有较佳的光吸收系数，但是这两种薄膜太阳电池分别由于环保问题及大量生产不易问题，一直无法商业化；因此，基本上低价格、高可靠度、可商业化的太阳电池确是以薄膜型晶硅材料被视为未来可期待之太阳电池材料。
由于薄膜太阳电池具备低价、可大面积化的特征，因此，一直扮演着未来可商业化希望的太阳电池的角色，虽然技术的发展与硅晶圆晶硅太阳电池同步，但是，至今在性能及可靠度方面仍然无法与硅晶圆晶硅太阳电池相比拟，最主要的原因乃在于很难在便宜的基板上(若使用硅晶圆为基板就丧失了以低价为取向的薄膜技术之原意)成长出与硅晶圆相同质量及可靠度的薄膜硅材料。在这长期的发展时日里，薄膜硅太阳电池(Thin Film Silicon Solar Cells)的转换效率，目前商业化技术上，比Wafer Based晶硅太阳电池低约7-8%，主要的理由为：(1)非晶硅薄膜太阳电池因成长在便宜的基板上，因此无磊晶的效应，材料的特性与稳定度就无法与硅晶圆晶硅太阳电池相比；(2)低温多晶硅薄膜太阳电池为低温成长，材料的缺陷问题无法与晶圆的晶硅太阳电池相比较。然实验室最高转换效率已达21%，而商业化市场中，仅Astropower以昂贵的石墨为基材，转换效率方为13.4%。其虽为未来具潜力之太阳电池种类之一，然目前尚须持续钻研的方向：(1)使用玻璃基材、(2)使用耐高温基材、(3)将单晶硅层半成品转植至玻璃硅材。而日本三菱则成功制备100cm2，转换效率达16%。
而染料敏化太阳电池，则以奈米结构电极与染料结合，成为高转换效率电子转移接口技术；基本架构为透明导电基片、多孔纳米晶体二氧化钛半导体的导电层，然激发态是于一个不稳定的状态下，因此，电子必需以最快的速度注入到紧邻的TiO2导带，使染料分子所失去电子能在第一时间从电解质中得到回馈作用，于TiO2导带中的电子能够并入导电膜中，最终经由电极引至外部回路产生光电流作用；虽DSSC被预期为第三代太阳电池技术，然由于(1)目前商品化时程尚未能够印证产品的耐久性、(2)整体电池模块的细部研究尚待加强、(3)大面积制程技术，目前研究投入不足；因此，于迈向未来低成本太阳电池的路途上，仍需伏枕以待。
截至目前为止，单晶硅与多晶硅太阳电池仍为太阳电池之主流技术，预期至2010年，单多晶太阳电池占领市场约85%，而Ribbon-/Sheet c-Si之应用比例将成长至8%。另外，由于日本与德国市场应用政策充分导引产业发展，故单多晶硅太阳电池技术由美国主力发展转移至以日本与欧洲发展最为成熟。为了区隔技术发展之方向，近期美国则多朝向其它新兴太阳电池的发展前进。
Sharp估计，2000-2040年各类型太阳电池之发展趋势。有鉴于太阳光电需求急遽上升，引发硅材短缺的问题，亦间接促进各种太阳电池技术之发展，而各类型技术之发展状态，薄膜硅太阳电池被称之为第二代太阳电池，尤其是具优势性的微晶硅(mC-Si)薄膜太阳电池，其转换效率可达12%，虽目前仍无大量商品推出，然预期10～15年后将逐渐于市场具影响力。另外，近年来各研究单位积极着手于第三代太阳电池研发，例如：先进薄膜材料、奈米/量子材料及技术、有机无机混成太阳电池。其中奈米太阳电池研究很少且水平不佳，而目前奈米应用于太阳电池领域之技术发展步调缓慢；因此，整体而言，预期未来至2010年前，太阳电池技术发展仍以结晶硅太阳电池为生产及研发重点。
细观主流太阳电池结晶硅太阳电池之制造流程，如图５所示。而其短期未来极具潜力的两项产品--结晶硅(Bulk-Si)与薄膜硅(Thin Film Tandem-Si)太阳电池，其全球技术之发展趋势如图6所示。
目前结晶硅太阳电池量产设备进步很快，而Cell效率与产能对制程设备的依赖度越来越高，Cell效率与成本除了技术与Know-how以外，与设备、材料(Wafer)之质量亦有很大关系。近两年产品效率提升很快，而主要改进之处为：(1)Wafer质量、厚度与成本；(2)制程设备；(3)制程方法与组件结构之调整。而未来技术发展重点有二：
1.开发使用薄芯片以提升效率之制程技术；
2.新结构与新制程结晶硅太阳电池技术开发，包括：(1)网印技术制作selective emitter结构，(2) Impurity gettering技术，使lifetime提升，(3)以Laser制作Local BSF结构技术，(4)Surface passivation 技术，(5)使用RTP or belt furnace降低制程温度，(6)多晶硅芯片表面Texturization技术…等。
R.M. Swanson则于A Vision for Crystalline Siliocn Solar Cells说明，2002-2012年太阳电池关键技术发展趋势有几项特点：
1.效率由17%增至21% -Heterostructure contacts
-Advanced cell designs
-High lifetime silicon
2.硅晶圆厚度由280μm降至120μm
3.太阳电池尺寸由5英寸增至8英寸吋
4.结晶成长技术改良
5.切割技术的精进：降低Kerf Loss由200μm至130μm
6.工厂产能由200MW/yr增至500MW/yr
7.工厂高度的自动化
成本降低部分，由于Solar Grade硅晶原料之研发，目前IC Grade成本约为US$40-60/kg，Solar Grade可降至US$30/kg以下，加上Wire Saw技术改进，并强化原先20年之使用年限至30年，及制程材料与设备低价化，因此单硅晶太阳电池有机会降低一半的成本。藉由高质量硅芯片，及结构/制程之提升，使得量产效率得以提升。
另外，面对上游硅材短缺，各种新兴太阳电池技术则有更大的诱因促进开发，诸如：聚光型太阳电池(Concentrating Photovoltaic Cell)、球状太阳电池(Spherical Silicon Solar Cell)、背接式太阳电池(Cross Section Cell)…等技术。此类新兴太阳电池之技术发展，亦为太阳光电产业未来发展之重要关键因素。