太陽能電池新成果紛紛亮相日本光伏展

【相關新聞】

【自然資本】（2）與以往的生物多樣性保護有何不同？

“虛擬”擁有太陽能發電系統的社區太陽能機制在美國大受歡迎

【自然資本】（1）開始受到全球關注“自然資本”是什麼？

可再生能源產業如何才能實現需方回報？

【資源詛咒】（6）“圩田精神”讓荷蘭克服詛咒

在2013年7月24∼26日舉行的日本太陽能光伏展覽會“PV Japan 2013”上，出現了多個太陽能電池的最新開發案例。其中，日本新能源產業技術綜合開發機構（NEDO）展示了在其支援下正在推進開發的多種太陽能電池最新成果。

三菱化學的有機薄膜太陽能電池

有機薄膜太陽能電池即將進入實際驗証階段

其中之一是三菱化學正在開發的半透明的有機薄膜太陽能電池（圖1），其尺寸為寬40cm、長約1m，在相同類型的太陽能電池中屬於最大級別。這款電池材質柔軟，可以像畫卷一樣卷起來，不過轉換效率稍低，約為5％。NEDO表示，“不透明的小尺寸電池單元實現了將近12％的轉換效率，此次雖然沿襲了基礎技術，但由於制成了半透明狀，因此轉換效率降低了”。

不惜降低效率也要制成半透明狀，是因為有需求希望把太陽能電池薄膜作為能透過部分陽光的遮陽棚使用。NEDO等預定2013年9月前后開始在仙台市的科學館啟動實証試驗，驗証其作為遮陽棚使用時的耐久性。 

圖1：實現了大型太陽能電池薄膜 三菱化學在NEDO的展區展示的有機薄膜太陽能電池“能發電的遮陽棚”。NEDO與三菱化學將從2013年9月前后開始，利用該太陽能電池在仙台市的3M科學館驗証其作為遮陽板使用的耐久性。

夏普在轉換效率方面逼近“兩強”

採用無機材料的各種太陽能電池也提高了特性。比如夏普正在開發的、組合異質結和背接觸構造的單晶太陽能電池“新一代BlackSolar”，小尺寸電池單元的轉換效率達到了24.2％（圖2）。該公司在2012年12月舉行的PV Japan 2012上也展示了這種太陽能電池，但當時的轉換效率為21.7％。僅半年左右的時間就大幅提高了2.5個百分點。夏普未公布該電池的詳情，此次的短路電流密度似乎達到了約41mA/cm2，比半年前的約40mA/cm2增加了2％以上。

圖2：半年將轉換效率提高2.5個百分點 夏普展出的新一代BlackSolar單元（a）。轉換效率由在2012年12月舉行的“PV Japan 2012”上展出時的21.7％，大幅提高到了24.2％。短路電流密度似乎由上次的約40mA/cm2增加到了約41mA/cm2（b）。

目前，在單晶硅太陽能電池方面，鬆下的轉換效率為24.7％，SunPower為24.2％。此次夏普的24.2％與SunPower的轉換效率相同，但電池單元的尺寸方面，夏普為19mm見方，而SunPower約為13cm見方，在尺寸上還有差距。不過，從夏普提高轉換效率的勢頭來看，在不久的將來，或許會威脅到SunPower和鬆下的地位。

CIGS類太陽能電池的轉換效率也有望突破20%大關

由CuInGaSSe（CIGS）類化合物構成的太陽能電池的性能也有所提高。Solar Frontier在PV Japan 2013開幕前一天宣布，將於當月開始供貨轉換效率為13.8％的“CIS型”太陽能電池模塊（圖3（a））。這一轉換效率在CIGS類太陽能電池產品中為世界最高水平。

圖3：實現與結晶硅型太陽能電池相當的轉換效率 Solar Frontier於2013年7月發布的兩款CIS型太陽能電池模塊產品（a），以及昭和殼牌石油在NEDO展區展示的轉換效率為17.5％的CIS型太陽能電池模塊（b）。

此外，在此次展會上，Solar Frontier的母公司——昭和殼牌石油還在NEDO的展區展示了轉換效率為17.5％的30cm見方的CIS型太陽能電池模塊（圖3（b））。雖然“要想量產還需要稍加改進”（NEDO），但昭和殼牌石油和Solar Frontier都在小尺寸電池單元中實現了19.7％的轉換效率，突破20％大關指日可待。據Solar Frontier介紹，CIGS類太陽能電池因耐熱性高等原因，在與相同額定輸出功率的太陽能電池模塊比較時，實際發電量“超過了一般的結晶硅型太陽能電池”。

技術進步，但效率方面仍存在課題

非晶硅類薄膜太陽能電池領域也出現了新開發案例。KANEKA在PV Japan 2013上展示了三結型非晶硅（a-Si）類薄膜太陽能電池模塊，而且在展會首日開始銷售相關產品（圖4）。NEDO稱這是“採用a-Si、非晶SiGe（a-SiGe）和微晶硅三層構造的產品全球首次實現實用化”，“以前，夏普挑戰三結型a-Si太陽能電池的開發時，第二層也是a-Si，存在層厚較厚的課題。而KANEKA此次通過把第二層的材料換成a-SiGe，使量產成為可能”。

圖4：KANEKA推出三結型產品 KANEKA於2013年7月24日開始銷售的三結型非晶硅類薄膜太陽能電池面板（a）及其元件構造（b）。

KANEKA的該產品的模塊尺寸較大，為1420mm×1100mm。不過，轉換效率的初期值隻有11.7％，也偏低。a-Si類薄膜太陽能電池與其他類型的太陽能電池相比，越來越難發現其優勢。（日經能源環境網 供稿）