【日本光伏展综述】大尺寸有机太阳能电池、效率超过24%的单元，新成果纷纷亮相

2013-8-22 08:27| 发布者: apple| 查看: 324| 评论: 3|来自: 《日经电子》

摘要: 在2013年7月24～26日举行的日本太阳能光伏展览会“PV Japan 2013”上，出现了多个太阳能电池的最新开发案例。其中，日本新能源产业技术综合开发机构（NEDO）展示了在其支援下正在推进开发的多种太阳能电池最新成 ...

　　在2013年7月24～26日举行的日本太阳能光伏展览会“PV Japan 2013”上，出现了多个太阳能电池的最新开发案例。其中，日本新能源产业技术综合开发机构（NEDO）展示了在其支援下正在推进开发的多种太阳能电池最新成果。

　　有机薄膜太阳能电池即将进入实际验证阶段

其中之一是三菱化学正在开发的半透明的有机薄膜太阳能电池（图1），其尺寸为宽40cm、长约1m，在相同类型的太阳能电池中属于最大级别。这款电池材质柔软，可以像画卷一样卷起来，不过转换效率稍低，约为5％。NEDO表示，“不透明的小尺寸电池单元实现了将近12％的转换效率，此次虽然沿袭了基础技术，但由于制成了半透明状，因此转换效率降低了”。

不惜降低效率也要制成半透明状，是因为有需求希望把太阳能电池薄膜作为能透过部分阳光的遮阳棚使用。NEDO等预定2013年9月前后开始在仙台市的科学馆启动实证试验，验证其作为遮阳棚使用时的耐久性。

图1：实现了大型太阳能电池薄膜
三菱化学在NEDO的展区展示的有机薄膜太阳能电池“能发电的遮阳棚”。NEDO与三菱化学将从2013年9月前后开始，利用该太阳能电池在仙台市的3M科学馆验证其作为遮阳板使用的耐久性。

　　夏普在转换效率方面逼近“两强”

采用无机材料的各种太阳能电池也提高了特性。比如夏普正在开发的、组合异质结和背接触构造的单晶太阳能电池“新一代BlackSolar”，小尺寸电池单元的转换效率达到了24.2％（图2）。该公司在2012年12月举行的PV Japan 2012上也展示了这种太阳能电池，但当时的转换效率为21.7％。仅半年左右的时间就大幅提高了2.5个百分点。夏普未公布该电池的详情，此次的短路电流密度似乎达到了约41mA/cm2，比半年前的约40mA/cm2增加了2％以上。

图2：半年将转换效率提高2.5个百分点
夏普展出的新一代BlackSolar单元（a）。转换效率由在2012年12月举行的“PV Japan 2012”上展出时的21.7％，大幅提高到了24.2％。短路电流密度似乎由上次的约40mA/cm2增加到了约41mA/cm2（b）。

目前，在单晶硅太阳能电池方面，松下的转换效率为24.7％，SunPower为24.2％。此次夏普的24.2％与SunPower的转换效率相同，但电池单元的尺寸方面，夏普为19mm见方，而SunPower约为13cm见方，在尺寸上还有差距。不过，从夏普提高转换效率的势头来看，在不久的将来，或许会威胁到SunPower和松下的地位。

　　CIGS类太阳能电池的转换效率也有望突破20%大关

由CuInGaSSe（CIGS）类化合物构成的太阳能电池的性能也有所提高。Solar Frontier在PV Japan 2013开幕前一天宣布，将于当月开始供货转换效率为13.8％的“CIS型”太阳能电池模块（图3（a））。这一转换效率在CIGS类太阳能电池产品中为世界最高水平。

图3：实现与结晶硅型太阳能电池相当的转换效率
Solar Frontier于2013年7月发布的两款CIS型太阳能电池模块产品（a），以及昭和壳牌石油在NEDO展区展示的转换效率为17.5％的CIS型太阳能电池模块（b）。

此外，在此次展会上，Solar Frontier的母公司——昭和壳牌石油还在NEDO的展区展示了转换效率为17.5％的30cm见方的CIS型太阳能电池模块（图3（b））。虽然“要想量产还需要稍加改进”（NEDO），但昭和壳牌石油和Solar Frontier都在小尺寸电池单元中实现了19.7％的转换效率，突破20％大关指日可待。据Solar Frontier介绍，CIGS类太阳能电池因耐热性高等原因，在与相同额定输出功率的太阳能电池模块比较时，实际发电量“超过了一般的结晶硅型太阳能电池”。

　　技术进步，但效率方面仍存在课题

非晶硅类薄膜太阳能电池领域也出现了新开发案例。KANEKA在PV Japan 2013上展示了三结型非晶硅（a-Si）类薄膜太阳能电池模块，而且在展会首日开始销售相关产品（图4）。NEDO称这是“采用a-Si、非晶SiGe（a-SiGe）和微晶硅三层构造的产品全球首次实现实用化”，“以前，夏普挑战三结型a-Si太阳能电池的开发时，第二层也是a-Si，存在层厚较厚的课题。而KANEKA此次通过把第二层的材料换成a-SiGe，使量产成为可能”。