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1.CIGS 太陽能電池 :
  CISI 目前以德國及美國為主要開發地區 , 全球主要製程以基板不同可分為兩類 : 一是以玻璃基板做?鍍沉積 , 另一個就是使用不袗薄板 (Roll To Roll) 製程不鏽 鋼基板目前全球應用為美國 Uni-Solar 為翹楚 , 且其使用之不鏽鋼基板為可饒式的不鏽鋼基板 , 此為不鏽鋼超薄板的另一個高科技之運用 。

  CIS(Copper Indium Diselenide) 或是 CIGS(Copper Indium Gallium Diselenide) 都屬於化合物半導體。這兩種材料的吸光 ( 光譜 ) 範圍很廣,而且穩定性也相當好。轉換效率方面,若是利用聚光裝置的輔助,目前轉換效率已經可達 30% ,標準環境測試下最高也已經可達到 19.5% ,足以媲美單晶矽太陽電池的最佳轉換效率。在大面積製程上,採用軟性塑膠基板的最佳轉換效率也已經達到 14.1% 。由於穩定性和轉換效率都已經相當優異,因此被視為是未來最有發展潛力的薄膜太陽能電池種類之一。目前主要的 CIS 薄膜太陽電池生產技術是採用濺鍍法,成本較高,但是 6 月底時, 美國矽谷的 Nanosolar 公司宣佈已研發成功以金屬箔為基板,以印刷 ( 就像印報紙 ) 的方式生產 CIGS 薄膜太陽能電池的技術,可大幅降低生產成本。

     色素敏化感染料電池是太陽能電池中相當新穎的技術,產品是由透明導電基板、二氧化鈦 (TiO2) 奈米微粒薄膜、染料 ( 光敏化劑 )、電解質和 ITO 電極所組成。此種太陽能電池的優點在於二氧化鈦和染料的材料成本都相對便宜,又可以利用印刷的方法大量製造,基板材料也可更多元化。

2. 軟性顯示器背板 :
  可繞式顯示器的基板材料 , 不鏽鋼金屬薄板是較好的選擇 , 因為其阻水 , 阻氣之能力還有加工溫度來說以及價格 , 相對於塑膠好太多 ,Lehigh 大學直接在 0.1mm 厚鍍金屬基板進行高溫多晶矽薄膜元件製程開發 , 成功製作出 CMOS Ring Oscillator 及 Shift Register 等驅動電路 , 此成果充分展現出不鏽鋼金屬基板可高溫製程的優勢 , 相較於其他軟性基板 , 有更大製程容忍度 。

基板材料為可撓式製程發展關鍵
  軟性顯示器在結構上最大的差異是具備能彎曲的特性,因此過去所採用的玻璃基板材質並不是最佳的選擇方案,目前各國正積極展開其他材料基板的研究。而依照目前發展來看,解決方案可分為三種:開發超薄化玻璃基板、開發塑膠基板材料與 薄型化金屬基板  

超薄化玻璃基板元件選擇重要
  目前由玻璃工廠提供的最薄玻璃為 0.5 毫米,隨著應用不同,面板商開始試著將玻璃研磨至 0.2 毫米以下的厚度來使用。當厚度低於某種程度後,可見到玻璃基板開始具備可彎曲的特性,因此部分業者嘗試開發搭配超薄玻璃基板的軟性顯示器。  

  在 2006 年日本橫濱展會場清楚可見,業者正積極開發超薄化 TFT LCD ,薄型化技術包含超薄背光板與超薄玻璃基板開發,以夏普產品為例, LCD 的面板厚度為 0.89 毫米,若扣除背光板的厚度約 0.3 ∼ 0.4 毫米,玻璃厚度估計僅 0.2 毫米即達到彎曲特性。  

  若採用 LCD 顯示介質技術的軟性顯示器架構,其電晶體作在玻璃上時,由於玻璃無法彎曲,硬力容易讓元件失效,因此採用玻璃基板時,其材料與零組件的選擇非常重要。  

  而目前主要廠商的基板開發是以塑膠基板為開發重點,其原因在於塑膠基板為最具撓曲性的軟性基板,現常見的塑膠材料如聚對苯二甲酸乙二醇酯 (PET) 、 PC 、聚苯二甲酸乙二酯 (PEN) 、 ARTON 等。  

塑膠基板仍有製程溫度 / 元件硬力待克服  

  雖然玻璃基板具耐高溫、高透明度的優點,但軟性顯示器亦講求耐摔、耐碰撞以及輕薄短小等特性,須由塑膠基板才能達成,將為未來的主流趨勢。但現階段塑膠基板最大的問題在於製程溫度受到限制,因此必須降低 TFT 元件的製程溫。  

未來發展捲軸式製程的軟性顯示器必備條件為,一要電晶體背板技術能力夠強,其二為上板顯示介質製造良率要高,若採用塑膠基板容易會有收縮問題,此將出現三層基板加上背板的架構顏色不易對準的現象,此須藉由控制製程溫度與元件硬力以調整此誤差。  

  所謂的薄型金屬基板,其厚度低於 0.1 毫米,採用薄型金屬基板的主要原因在於金屬基板具備耐高溫製程、阻水氧功能、可達捲軸式製程以及成本低廉優勢。

  薄型金屬基板的耐溫性遠高於塑膠與玻璃,至少可耐 1,000 ℃ 的高溫,因此極為適合各種高溫製程,與塑膠相比,薄型金屬基板的熱膨脹係數 (CTE) 更接近玻璃,因此在電路圖樣定位方面較不易發生問題。

  此外,由於薄型金屬基板本身無法穿透空氣與水氣,不似塑膠材料容易出現水氣及氧氣穿透的問題,所以毋須進行任何阻水阻氧鍍膜處理,以簡化繁複的製程處理步驟。加上薄型金屬本身已經具備極佳的延伸性,因此極為適合利用捲軸式的生產流程。

  在材料成本方面,目前薄型金屬的價格要遠比特殊耐高溫的塑膠基板材料來得低,約僅占塑膠基板成本 30% ,且用在平面顯示器上時,毋須鍍上額外的特殊式防水氣防氧氣保護層,在實際量產時,運用成本會明顯比用塑膠基板材料來得更低。由此可知,薄型金屬基板的發展深具潛力,亦成為繼塑膠基板後業者投入的重點布局。  

上述文章節錄 : 新電子 2007 11 月號 260 期 文.林苑晴
 
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