迅速崛起的薄膜太陽能電池

　　生意社12月24日訊　全球生產(chǎn)太陽能電池最大的企業(yè)日本夏普電器公司董事長片山干雄近日指出：“2013年之前是薄膜硅和結(jié)晶硅齊頭并進(jìn)，2013年以后將是薄膜硅將成主流。”他的依據(jù)是，薄膜太陽能電池在技術(shù)開發(fā)上已超越傳統(tǒng)的硅電池，生產(chǎn)成本也迅速跟上市場競爭的需要。另一方面，鑒于資源的短缺，結(jié)晶硅材料的制造和獲取都非常困難。

　　光伏技術(shù)變革是大勢所趨

　　近年來，業(yè)界對以薄膜取代硅晶制造太陽能電池在技術(shù)上已有足夠的把握。日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所于去年2月已經(jīng)研制出目前世界上太陽能轉(zhuǎn)換率最高的有機薄膜太陽能電池，其轉(zhuǎn)換率已達(dá)到現(xiàn)有有機薄膜太陽能電池的四倍。新型有機薄膜太陽能電池在原有的兩層構(gòu)造中加入一種混合薄膜，變成三層構(gòu)造，這樣就增加了產(chǎn)生電能的分子之間的接觸面積，從而大大提高了太陽能轉(zhuǎn)換率。

　　有機薄膜太陽能電池使用塑料等質(zhì)地輕柔的材料為基板，因此人們對它的實用化期待很高。研究人員表示，通過進(jìn)一步研究，有望開發(fā)出轉(zhuǎn)換率達(dá)20%、可投入實際使用的有機薄膜太陽能電池。

　　薄膜太陽能優(yōu)勢明顯

　　世界上另一家太陽能電池巨頭、美國艾奧瓦薄膜技術(shù)公司今年2月向市場推出一系列覆有太陽能薄膜的商品，包括太陽能無線電耳機和33厘米寬的發(fā)電塑料卷。另一家卡納卡公司已開發(fā)出能發(fā)電的衣服和白天徒步旅行用的背包。

　　美國馬薩諸塞州內(nèi)蒂克的美軍士兵系統(tǒng)中心計劃將士兵變成行走的發(fā)電站，以此來減輕他們的負(fù)擔(dān)。事實上艾奧瓦薄膜技術(shù)公司去年已開始向美軍提供口袋大小的薄膜太陽能充電器和嵌有能發(fā)電的柔性塑料面板的帳篷。實地試驗的士兵將這種帳篷用于為醫(yī)療或通信設(shè)備供電的場所。

　　傳統(tǒng)的硅電池需大量半導(dǎo)體材料，價格昂貴，因此無法普及，而且由于較笨重，其應(yīng)用范圍受限制。薄膜電池卻只需要將廉價物料放在諸如塑膠等有彈性的表面上即可，價錢便宜而且攜帶方便。

　　薄膜化挑戰(zhàn)“普及價格”

　　長期以來，太陽能發(fā)電普及緩慢，其中一個重要原因是由于生產(chǎn)成本高，導(dǎo)致難以廣泛被市場接受。如今，以薄膜代替硅，將可從根本上解決生產(chǎn)成本高的問題。

　　2007年1月，日本本田公司使用了特殊的化合物原材料生產(chǎn)太陽能電池，擴大了吸收光的波長領(lǐng)域，將輸出功率1千瓦的太陽能發(fā)電系統(tǒng)總發(fā)電量提高了10%左右。這樣，每千瓦小時的發(fā)電成本從約60日元降低到22日元，與普通電費不上相下。

　　現(xiàn)在，專家越來越看好的新一代太陽能發(fā)電產(chǎn)品，即薄膜多晶硅太陽能電池。它并不是象原有產(chǎn)品那樣從硅塊上切割晶圓，而是使用等離子體及氣體，將厚度為2～3微米的多晶硅薄膜層疊在底板上。

　　去年8月，本田的太陽能電池則使用了鋼、銦、鉀、硒等化合物(CIGS)的薄膜，理論上該特殊化合物的轉(zhuǎn)換效率可達(dá)到25～30%，高于單晶硅，但各種成分的組合非常微妙，因此這種化合物薄膜一直被認(rèn)為很難實現(xiàn)大型化及量產(chǎn)化。但是，本田成功地開發(fā)出了在底板上穩(wěn)定層疊化合物膜的獨自技術(shù)，突破了這一壁壘。

　　商業(yè)性開發(fā)前景廣闊

　　目前，世界上至少有40個國家正在開展對下一代低成本、高效率的薄膜太陽能電池實用化的研究開發(fā)。去年10月，日本昭和殼牌石油公司創(chuàng)下了銅銦硒薄膜太陽電池光電轉(zhuǎn)換效率的最高世界紀(jì)錄。由于該公司已經(jīng)使用該太陽能電池制成日本第一個10千瓦太陽能發(fā)電系統(tǒng)，使該太陽能電池的實用性向前邁進(jìn)了一大步。

　　銅銦硒薄膜太陽能電池可實現(xiàn)低成本高效率，有望成為下一代太陽能電池。此外銅銦硒薄膜太陽能電池對宇宙射線的耐受性比其他電池高，是一種成本低、質(zhì)量輕的宇宙用太陽能電池，可作為人造衛(wèi)星的電源等。

　　日本第三大汽車制造商本田汽車公司去年12月19日宣布，從2008年起開始大規(guī)模生產(chǎn)太陽能電池，該公司將在九州島熊本市的轎車工廠內(nèi)再建立一座專門生產(chǎn)太陽能電池的工廠，一旦新工廠年產(chǎn)能達(dá)到預(yù)定的2.75萬千瓦，足夠滿足8000戶家庭的日常電能需求，而每年就能從太陽能電池的銷售中就能獲得7000萬美元的收入。

　　中國市場潛力巨大

　　我國獨立開發(fā)的“銅銦硒薄膜太陽能電池試驗平臺與中試線”項目，已被科技部列為國家863計劃新立項課題。

　　銅銦硒薄膜太陽能電池以玻璃或其他廉價材料為襯底，金屬化合物薄膜厚度僅3～4微米，其光電轉(zhuǎn)換效率較高，而資源消耗低、環(huán)境污染少。目前我國已在一些關(guān)鍵技術(shù)上取得了重大突破，并創(chuàng)造了電池光電轉(zhuǎn)換效率高于12%的新紀(jì)錄。該項目于2006年底完成，一旦批量生產(chǎn)，將使我國化合物薄膜太陽能電池這一高新技術(shù)居于國際先進(jìn)水平，并使該產(chǎn)品成為最具市場前景的薄膜太陽能電池之一。

　　薄膜太陽電池用硅量極少，更容易降低成本，同時它既是一種高效能源產(chǎn)品，又是一種新型建筑材料，更容易與建筑完美結(jié)合。在國際市場硅原材料持續(xù)緊張的背景下，薄膜太陽電池已成為國際光伏市場發(fā)展的新趨勢和新熱點。硅薄膜電池已經(jīng)到了產(chǎn)業(yè)化階段，這種電池不用硅片，只需要1～2微米的硅，隨著技術(shù)的不斷成熟，硅晶太陽能電池必然為硅薄膜太陽能電池所取代。

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