新技術推動太陽能電池突破傳統，融入住宅方方面面

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太陽能電池的用途出現進一步擴大的趨勢。針對智能住宅用途，透明太陽能電池及室內太陽能電池的開發非常活躍。用於功率調節器的電容器等電子部件也在不斷改良進化。

太陽能電池的用途出現了從設置於住宅屋頂和百萬瓦級太陽能設施，向其他方面進一步擴大的趨勢。用於“智能住宅”的太陽能電池便是其中之一。智能住宅是指通過家庭能源管理系統（HEMS），使太陽能電池及蓄電池等能源相關設備與家電產品等聯動的住宅。在電子相關技術薈萃的“CEATEC JAPAN 2012”（2012年10月2∼6日，日本千葉縣幕張Messe會展中心）上，各家電廠商競相展示了用於智能住宅的產品。這些均為已經上市或即將上市的產品，而非概念展示，這也是本屆展會的特點所在。

由於智能住宅已在現實生活中存在，因此在本屆CEATEC的太陽能電池相關展示中，注重智能住宅的太陽能電池模塊展示十分搶眼（圖1）。比如，用於窗戶、陽台及室內的太陽能電池。即便之前無法在屋頂設置太陽能電池的住宅，也能夠輕鬆使用太陽能電池，這樣的環境似將齊備。因此，本文在此介紹CEATEC JAPAN 2012上展出的新用途太陽能電池，以及旨在配備於功率調節器的電子部件。

圖1 瞄准不斷擴大的太陽能電池市場 在CEATEC JAPAN 2012上，各家廠商紛紛展出了瞄准新用途的太陽能電池模塊，以及配備於功率調節器的電子部件。

利用透明太陽能電池實現巨大空間

關於太陽能電池模塊，夏普公司大力宣傳了其新開發的透明薄膜硅型太陽能電池模塊。在展區中間設置了利用透明模塊圍成的巨大空間，將之比擬為智能住宅，展示了該模塊可改變今后住宅的可能性。

此次展示的透明薄膜硅型太陽能電池模塊是夏普在CEATEC舉辦之前，於2012年10月1日上市的“NA-B095AA”。在現實生活中，主要應用於窗戶、陽台護欄及房檐等，設想用作可在遮擋部分直射陽光的同時進行發電的節能玻璃（圖2）。

圖2 利用透明太陽能電池開拓新用途 夏普在會場設置了可安裝於窗戶及陽台護欄等的透明太陽能電池模塊。將作為玻璃建材銷售。

為將太陽能電池加工成透明狀，夏普採用了在薄膜硅型太陽能電池上加工纖細溝槽的方法。受光部分可發揮隔熱及發電兩種作用，利用通過溝槽部分照進的光進行採光。遮陽系數（數值越小，日照熱量越難通過）為0.39。而厚度為3毫米的玻璃，遮陽系數為1.0。

另一方面，透明太陽能電池的模塊轉換效率略低，為6.8％。這是因為有溝槽的部分不能發電。而無溝槽的串聯結構薄膜硅型太陽能電池的模塊轉換效率約為10％。

面向室內用途進行了優化的色素增感型太陽能電池

除了透明太陽能電池，作為智能住宅相關用途，各廠商還進行了利用太陽能電池驅動住宅內環境測量傳感器的展示（圖3）。其中，對室內照明光的波長進行了優化的色素增感型太陽能電池尤其瞄准了這一用途。在往屆CEACTE上，每年都會有色素增感型太陽能電池的演示。但在本屆展會上，多家部件廠商的解說員眾口一詞地表示：“雖然還沒達到實用水平，但隨著智能住宅的普及，其採用似會得到促進。”在利用家庭能源管理系統時，為了在確保室內舒適環境的同時削減能源使用量，測量室內溫濕度等的傳感器提供的信息必不可少。但為了驅動傳感器而新布設電源線，將花費大量時間和精力。如果使用色素增感型太陽能電池，便可輕鬆確保傳感器的電源。

圖3 將太陽能電池和傳感器配套的展示比比皆是 部件廠商展示了組合使用太陽能電池和室內各種傳感器的試制品。村田制作所力爭在2013年∼2014年使色素增感型太陽能電池達到實用水平。

其中，村田制作所進行的演示是，利用色素增感型太陽能電池及磁傳感器，檢測窗戶的開關情況，然后向平板電腦發出開關狀態通知。該公司展示的色素增感型太陽能電池尺寸和名片相仿，厚度為350μm。該公司串聯了8個單元，提高了輸出電壓以能夠驅動電路。該公司表示，為了在2013年∼2014年前后實現實用化，目前正在推進開發。

此外，太陽誘電公司還展示了組合使用圓形色素增感型太陽能電池和“壓力波傳感器”的防盜系統。壓力波傳感器是在凹部底面設置壓電元件，檢測因窗戶振動而產生的壓力波。該傳感器還配備無線通信功能，檢測時以無線方式將異常情況發送給防盜系統。太陽誘電稱，兒童等從窗戶內側觸碰所產生的振動與從外側受到沖擊而產生的振動，特性不同，因此可區分辨別。驅動該壓力波傳感器的電力是利用太陽能電池通過室內光獲得。

薄膜電容器也將用於家庭用途

與太陽能電池模塊同樣，功率調節器也是構成太陽能電池系統的主要設備，瞄准在功率調節器上配備這一用途的電子部件展示也比較多。通過對現有部件進行替換，不僅可以提高功率調節器的可靠性，還可實現小型化。

鬆下公司展示了用於太陽能電池的薄膜電容器和浪涌吸收器。迄今功率調節器中的平滑電容器都是採用鋁電解電容器，而薄膜電容器力爭替代鋁電解電容器（圖4）。薄膜電容器的壽命較長，且可靠性較高。如果以之替換鋁電解電容器，可省去保養和檢查所花費的時間和成本。在期望簡化保養及檢查作業的產業用途已有了採用事例。

圖4 對薄膜電容器的應用擴大充滿期待 在用於太陽能電池的功率調節器方面，薄膜電容器的應用在擴大。鬆下及TDK等電子部件廠商介紹了用於太陽能電池的薄膜電容器。

但在對成本要求較高的家庭用途方面，薄膜電容器並未在平滑電容器領域得到廣泛應用。在家用功率調節器中，估計價格低廉的鋁電解電容器很難被替換掉。但這種局面正逐步被打破。鬆下的解說員稱：“（我們）正在推進降低成本，打算在2013年度上市可用於家庭用途的產品。”

浪涌吸收器是保護功率調節器等免遭雷擊的部件（圖5）。通過將感應雷等產生的雷涌電流變成焦耳熱，減小其所產生的影響。據介紹，多種電子設備都採用了浪涌吸收器，而如今在太陽能電池用途的應用也在增多。其背景是百萬瓦級太陽能設施增多。百萬瓦級太陽能設施利用接線將大量太陽能電池模塊連接在一起，然后連接到接線盒和功率調節器上。由於接線長度較長，因此容易受到感應雷的影響。鬆下正通過改變浪涌吸收器的構成材料等逐步推進小型化，由此還可為實現功率調節器的小型化做出貢獻。

圖5保護太陽能電池相關設備免遭雷擊 鬆下展示了可防止太陽能電池相關設備因感應雷而出現破損的浪涌吸收器。該公司正在逐步推進小型化。

降低模塊價格

其他電子部件還有提高了散熱性的印刷布線基板、有助於實現低成本化的端子箱等。北陸電氣工業公司展出的是提高了散熱性的印刷布線基板，目前已經針對LED照明等用途進行樣品供貨，還設想今后用於太陽能電池的功率調節器等設備。該部件可有效散發功率調節器中的主要部件功率半導體等產生的熱量。

如果為了提高散熱性，而在印刷布線基板中插入鋁板，成本就會大幅提高。因此，北陸電氣工業通過插入銅薄膜，在控制成本上升的同時，還提高了散熱性（圖6）。該公司解說員稱，價格“比鋁散熱基板便宜了2位數左右，比普通基板高出了2位數左右。”

圖6 提高了散熱性的印刷布線基板 北陸電氣工業開發出了在抑制成本上升的同時，提高了散熱性的印刷布線基板（a）。通過在現有的印刷布線基板上追加銅薄膜層，提高了散熱性（b）。（圖：（b）由《Green Device Magazine》根據北陸電氣工業的資料制成）

端子箱是設置在太陽能電池模塊背面，用於將太陽能電池所發電力轉移到外部的部件。一般情況下，太陽能電池模塊在出廠時，會有2根接線從四方的端子箱中伸出，並在接線的一端設置連接器。而星電公司此次展出了省掉接線和連接器的小型端子箱（圖7）以供參考。模塊出廠時隻有端子箱，設置太陽能電池時，再接入接線和連接器。

圖7 削減太陽能電池模塊的成本 星電新開發出了用於太陽能電池模塊的端子箱。將為削減太陽能電池模塊的成本做出貢獻。

這樣，在運輸模塊時，不僅沒有受接線妨礙的困擾，還可降低太陽能電池廠商的部材成本。當然最終還是需要接線和連接器，但其費用將由設置太陽能電池的運營商承擔。由於太陽能電池模塊的價格大幅下滑，因此太陽能電池廠商希望盡量削減成本，上述產品可說是體諒了這種願望。（日經能源環境網 供稿）