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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(xiàn)了多個太陽能電池的最新開發(fā)案例。其中，日本新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機構(gòu)（NEDO）展示了在其支援下正在推進開發(fā)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證階段

其中之一是三菱化學正在開發(fā)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于最大級別。這款電池材質(zhì)柔軟，可以像畫卷一樣卷起來，不過轉(zhuǎn)換效率稍低，約為5％。NEDO表示，“不透明的小尺寸電池單元實現(xiàn)了將近12％的轉(zhuǎn)換效率，此次雖然沿襲了基礎(chǔ)技術(shù)，但由于制成了半透明狀，因此轉(zhuǎn)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月前后開始在仙臺市的科學館啟動實證試驗，驗證其作為遮陽棚使用時的耐久性。 

圖1：實現(xiàn)了大型太陽能電池薄膜 三菱化學在NEDO的展區(qū)展示的有機薄膜太陽能電池“能發(fā)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臺市的3M科學館驗證其作為遮陽板使用的耐久性。

夏普在轉(zhuǎn)換效率方面逼近“兩強”

采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(fā)的、組合異質(zhì)結(jié)和背接觸構(gòu)造的單晶太陽能電池“新一代BlackSolar”，小尺寸電池單元的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)換效率提高2.5個百分點 夏普展出的新一代BlackSolar單元（a）。轉(zhuǎn)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，松下的轉(zhuǎn)換效率為24.7％，SunPower為24.2％。此次夏普的24.2％與SunPower的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換效率的勢頭來看，在不久的將來，或許會威脅到SunPower和松下的地位。

CIGS類太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率也有望突破20%大關(guān)

由CuInGaSSe（CIGS）類化合物構(gòu)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，將于當月開始供貨轉(zhuǎn)換效率為13.8％的“CIS型”太陽能電池模塊（圖3（a））。這一轉(zhuǎn)換效率在CIGS類太陽能電池產(chǎn)品中為世界最高水平。

圖3：實現(xiàn)與結(jié)晶硅型太陽能電池相當?shù)霓D(zhuǎn)換效率 Solar Frontier于2013年7月發(fā)布的兩款CIS型太陽能電池模塊產(chǎn)品（a），以及昭和殼牌石油在NEDO展區(qū)展示的轉(zhuǎn)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(qū)展示了轉(zhuǎn)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(chǎn)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(xiàn)了19.7％的轉(zhuǎn)換效率，突破20％大關(guān)指日可待。據(jù)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(fā)電量“超過了一般的結(jié)晶硅型太陽能電池”。

技術(shù)進步，但效率方面仍存在課題

非晶硅類薄膜太陽能電池領(lǐng)域也出現(xiàn)了新開發(fā)案例。KANEKA在PV Japan 2013上展示了三結(jié)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(guān)產(chǎn)品（圖4）。NEDO稱這是“采用a-Si、非晶SiGe（a-SiGe）和微晶硅三層構(gòu)造的產(chǎn)品全球首次實現(xiàn)實用化”，“以前，夏普挑戰(zhàn)三結(jié)型a-Si太陽能電池的開發(fā)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(chǎn)成為可能”。

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

KANEKA的該產(chǎn)品的模塊尺寸較大，為1420mm×1100mm。不過，轉(zhuǎn)換效率的初期值只有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(fā)現(xiàn)其優(yōu)勢。（日經(jīng)能源環(huán)境網(wǎng) 供稿）