太陽能電池市場(chǎng)火熱 轉(zhuǎn)換率將達(dá)12%

     隨著太陽能利用的普及，有關(guān)新材料和新技術(shù)的開發(fā)不斷更新。太陽能電池的開發(fā)由來以久，但是能量轉(zhuǎn)換率一直都僅有7-8%左右。使得市場(chǎng)規(guī)模受限于工商業(yè)用途上。然而現(xiàn)今的問題是如何提高轉(zhuǎn)換效率使其成長(zhǎng)到1.5倍，進(jìn)而達(dá)到11～12%的目標(biāo)，全面落實(shí)在民生建筑物等方面的發(fā)電應(yīng)用上。
     目前提升轉(zhuǎn)換效率的技術(shù)，大多是利用非晶硅薄膜，和微結(jié)晶硅薄膜層壓而成的新結(jié)構(gòu)。在過去，薄膜硅太陽能電池是把非晶硅薄膜，當(dāng)作光電轉(zhuǎn)換材料使用，但是這和非晶質(zhì)硅薄膜與結(jié)晶硅相比，因?yàn)橐苿?dòng)性很低，很難把產(chǎn)生的電子及電洞的效率一同轉(zhuǎn)移到電極，除此之外，再加上太陽光的吸收波長(zhǎng)區(qū)域很狹窄，只能吸收300～700nm的短波長(zhǎng)的太陽光，也是導(dǎo)致轉(zhuǎn)換效率很低的原因之一。
      因此為了實(shí)現(xiàn)更廣大的吸收波長(zhǎng)區(qū)域，已有業(yè)者開始開發(fā)非晶質(zhì)硅薄膜，和結(jié)晶硅薄膜層壓而成的新結(jié)構(gòu)薄膜硅太陽能電池，這個(gè)技術(shù)是在傳統(tǒng)的非晶質(zhì)硅膜里層積微結(jié)晶硅，形成兩層結(jié)構(gòu)，微結(jié)晶硅能高效吸收600nm以上的長(zhǎng)波太陽光，因此能夠大幅度吸收太陽光。
近日，各大太陽能電池廠商相繼推出新研發(fā)成果。

日本KANAKA與三菱重工業(yè)強(qiáng)強(qiáng)合作

     日本KANAKA和三菱重工業(yè)相繼發(fā)表新技術(shù)，目的是期望能夠?qū)崿F(xiàn)12%的轉(zhuǎn)換效率，并且希望在2007年進(jìn)行商品化。KANAKA表示，利用這樣的技術(shù)結(jié)構(gòu)，已經(jīng)可以讓新一代的太陽能電池模塊達(dá)到12%的轉(zhuǎn)換效率，預(yù)計(jì)在2007年完成的新一代生產(chǎn)線，把新一代太陽能電池模塊進(jìn)行商品化量產(chǎn)。在過去的非晶硅太陽能電池，主要是以地上建筑物發(fā)電為用途目標(biāo)，不過現(xiàn)在由于技術(shù)上導(dǎo)入層積結(jié)構(gòu)，更可以考慮進(jìn)行新用途的開發(fā)，例如設(shè)置在住宅的屋檐上或大樓的外墻上。
     就技術(shù)上而言，KANAKA并不因此而滿足，反而更積極推動(dòng)轉(zhuǎn)換效率的提高，以成果而言，目前KANAKA已經(jīng)完成在1平方公分的樣品開發(fā)，且達(dá)到14～15%轉(zhuǎn)換效率。
      除了KANAKA之外，三菱重工業(yè)在太陽能的轉(zhuǎn)換效率上獲得了突破性的發(fā)展。三菱重工業(yè)利用1.4m×1.1m的大型基板上，制作出高質(zhì)量的硅膜，達(dá)到轉(zhuǎn)換效率為11～12%的高效能太陽能電池模塊。這和三菱重工業(yè)過去的非晶硅太陽能電池相比，在相同的面積上可以得到1.5倍的輸出。其實(shí)在2年之前，三菱重工業(yè)就在40平方公分的基板上完成了高效率化效率，但是為了達(dá)到大型化，以及量產(chǎn)化，三菱重工業(yè)則是花費(fèi)了2年的開發(fā)時(shí)間。
      目前，三菱重工業(yè)也和KANAKA一樣，繼續(xù)朝向提高轉(zhuǎn)換效率的技術(shù)進(jìn)行開發(fā)，下一個(gè)階段是以15%為目標(biāo)。另外，夏普在太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率技術(shù)上也獲得相當(dāng)性的突破，在2005年，開始量產(chǎn)層積結(jié)構(gòu)的高轉(zhuǎn)換效率薄膜硅太陽能電池。夏普的非晶硅太陽能電池轉(zhuǎn)換效率為7%，而現(xiàn)在所量產(chǎn)的產(chǎn)品已經(jīng)將轉(zhuǎn)換效率提高約1.5倍達(dá)到了11%。

三洋電機(jī)目標(biāo)直指14%

      目前層積結(jié)構(gòu)微結(jié)晶硅太陽能電池有兩個(gè)問題，是高效率化和高量產(chǎn)能力，為了解決這些問題，三洋電機(jī)與新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機(jī)構(gòu)共同開發(fā)新一代的技術(shù)，關(guān)于高效率化方面，目標(biāo)是把現(xiàn)在的10%的轉(zhuǎn)換效率，提高到多結(jié)晶硅的14%。
      關(guān)于高量產(chǎn)能力方面，則是開發(fā)出讓厚度是非晶質(zhì)硅的10倍的微結(jié)晶硅，以4nm／年以上的高速成膜技術(shù)。在高效率化的開發(fā)中，往往會(huì)在微結(jié)晶硅薄膜上摻入微量的鍺，根據(jù)統(tǒng)計(jì)，這樣可以把太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率提高1.15倍以上，事實(shí)上這樣的做法也獲得一定程度的肯定。雖然，摻入了鍺的元素成份，可以因此提高轉(zhuǎn)換效率的效果，不過如果鍺的元素成份摻入量過多的話，配向成分雖然會(huì)增加，但是結(jié)晶的缺陷也隨之增加，所以，轉(zhuǎn)換效率就反而下降了，目前業(yè)界正在尋找出鍺元素的最適的摻入量。
      關(guān)于高量產(chǎn)能力，三洋電機(jī)與新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機(jī)構(gòu)也已經(jīng)開發(fā)了「局部存在的電漿CVD法」。原料氣體和無塵高密度的電漿大量供給，可以在大氣壓電漿CDV技術(shù)中，讓大型基板簡(jiǎn)易形成平面型電極，而加速生產(chǎn)的效率，目前利用這樣的方法可以達(dá)到3.3nm／s的成膜速度來形成微結(jié)晶硅薄膜。

富士電機(jī)目標(biāo)轉(zhuǎn)換效率:11-12%

      讓太陽能電池在能夠不影響轉(zhuǎn)換效率下，有能夠達(dá)到可卷曲性，是業(yè)者所期望的目標(biāo)，而這樣的目標(biāo)也正在被積極的開發(fā)當(dāng)中，這其中富士電機(jī)在這方面也獲得了一定程度的成果。一般的玻璃基板厚度是3mm左右，而富士電機(jī)所采用的塑料基板厚度為50μm，這僅有玻璃基板的1／60左右。所以，在整體模塊的厚度也只有1mm左右，除了實(shí)現(xiàn)可卷曲性的目標(biāo)之外，也達(dá)到了模塊輕量化的目標(biāo)。而且因?yàn)榭梢詮澢?，也能很容易的裝在像體育館那樣彎曲的屋頂上。
      在轉(zhuǎn)換效率方面，利用這樣的材料與技術(shù)，富士電機(jī)已可以達(dá)到8.2%的轉(zhuǎn)換效率，但是為了確保能和采用玻璃基板的非晶硅太陽能電池相比且毫不遜色的性能，因此富士電機(jī)采用了雙層結(jié)構(gòu)，也就是利用非晶硅來作為上層組件，同時(shí)利用非晶硅鍺膜作為底層組件。上層組件主要是吸收短波長(zhǎng)的光，而底層組件則是負(fù)責(zé)吸收長(zhǎng)波長(zhǎng)的光。能夠達(dá)到這樣的成果富士電機(jī)并不滿足，希望未來能夠繼續(xù)開發(fā)并進(jìn)而達(dá)到提高轉(zhuǎn)換效率的目標(biāo)，以下一階段而言，富士電機(jī)預(yù)計(jì)開發(fā)能夠量產(chǎn)轉(zhuǎn)換效率即為11～12%的技術(shù)。

薄膜化合物半導(dǎo)體太陽能電池重任在肩

      除了使用塑料基板和層積結(jié)構(gòu)微結(jié)晶硅以外，高轉(zhuǎn)換效率的薄膜化合物半導(dǎo)體太陽能電池的研發(fā)也持續(xù)的在進(jìn)行，但是期望量產(chǎn)出高效率大型基板的太陽能電池卻是相當(dāng)困難，到目前為止還是停留在少量生產(chǎn)的階段。不過因?yàn)槭袌?chǎng)及趨勢(shì)的壓力下，使得擁有這項(xiàng)技術(shù)的業(yè)者，也不得不積極進(jìn)行開發(fā)，來達(dá)到12%轉(zhuǎn)換效率的市場(chǎng)技術(shù)目標(biāo)。
     研發(fā)動(dòng)作較早的是昭和shell石油，已經(jīng)完成開發(fā)1200mm×300mm大型基板的太陽能電池模塊，并且能夠達(dá)到量產(chǎn)程度下，還能維持12%以上的轉(zhuǎn)換效率。而本田也開發(fā)出1400mm×800mm的大型薄膜化合物太陽能電池模塊，這是利用三片太陽能電池組件連接在一起，其中兩片是在同一個(gè)基板上生產(chǎn)出來的，所以就技術(shù)上，本田也能夠達(dá)成高轉(zhuǎn)換效率的大型基板量產(chǎn)技術(shù)，根據(jù)計(jì)劃，本田希望在量產(chǎn)時(shí)就能讓模塊實(shí)現(xiàn)13%的轉(zhuǎn)換效率。[!--empirenews.page--]

球狀硅太陽能電池新軍突起　2010年達(dá)到16%的轉(zhuǎn)換效率

      作為次世代多結(jié)晶硅太陽能電池新技術(shù)的球狀硅，其效率的提升技術(shù)一直被業(yè)界所關(guān)注。球狀硅太陽能電池的出現(xiàn)是為了達(dá)到節(jié)省硅材料使用量所發(fā)展出來的技術(shù)，而在硅使用量方面，球狀硅太陽能電池僅有多結(jié)晶硅太陽能電池的1／5-1／7，這樣的技術(shù)主要是由日本的Clean Venture 21所開發(fā)的，這其中的關(guān)鍵就是集光技術(shù)。Clean Venture 21利用六角形的反射鏡中放入球狀硅，利用反射鏡讓光集中在球狀硅上。直接射入球狀硅的光，從球狀硅表面反射出來的光，以及射入反射鏡的光這三種光照遍了球體全面，所以就達(dá)到提高輸出的目標(biāo)。
      而集光型球狀硅太陽電池性能上的問題，和使用其它新材料的太陽電池一樣，也是苦惱于轉(zhuǎn)換效率，目前現(xiàn)在球狀硅太陽電池的轉(zhuǎn)換效率約是11.7%，與多結(jié)晶硅太陽電池的16%相比，稍微有些低。因此Clean Venture 21已經(jīng)確立的下一階段的開發(fā)目標(biāo)，就是在2007年第二季開始量產(chǎn)之前，讓球狀硅太陽電池實(shí)現(xiàn)13%-14%的轉(zhuǎn)換效率。實(shí)際的做法是利用因?yàn)榍驙罟杞Y(jié)晶化制程技術(shù)的最適化，因而降低結(jié)晶的缺陷，或使球狀硅內(nèi)的雜質(zhì)濃度分布最適化來進(jìn)行改善。下一個(gè)階段Clean Venture 21希望在2010年時(shí)，就能夠達(dá)到16%的轉(zhuǎn)換效率。