从EU PVSEC看可降低太阳能电池发电成本

2010年9月6～10日在西班牙瓦伦西亚举行了“欧洲光电太阳能研讨会暨展览会”（EU PVSEC）。来自世界各地的4540名研究人员共聚一堂，就太阳能电池制造成本的降低和转换效率的提升技术进行了讨论。

　　作为再生能源的旗手而备受瞩目的太阳能电池，因各国的补助制度建立及环境意识的提高，其在住宅、商店、工厂和大型发电厂等的设置都在急速推进。但太阳能电池的发电成本，还是远远高于传统的发电方式。在2010年9月举行的EU PVSEC上，研究人员聚集一堂，针对上述问题进行了热烈的讨论。

以高转换效率维持价格

　　“托高转换效率的福，我们才得以将太阳能电池模块的价格维持在了预期以上的高水准”（美国SunPower公司名誉总裁Richard Swanson）。引领业界高效率化的SunPower公司在本届EU PVSEC上，面对太阳能模块价格走势图充满自豪地说（见图）。


　　走势图上，还标有美国First Solar公司的廉价模块的情况，该公司以低制造成本战略压倒竞争对手，与SunPower的战略形成了对照的两极。而且，图上还可看出，像是受到了First Solar价格下降的拖累一般，不仅人工费便宜的中国，而且连日本厂商的产品的价格也在下降。

　　SunPower引用的这张图揭示了太阳能电池产业现状。标准的转换效率与制造成本的市场，早以为First Solar公司所吞噬。因为这种危机感，此次的EU PVSEC会议上，如SunPower那样以高转换效率为目标的技术竞相发布。

年内有效率超过23％的单元量产

　　在高效率上领先的SunPower在EU PVSEC上公布，2010年第四季度将开始量产转换效率超过23％的单晶硅太阳能电池单元（图1）。而其竞争对手三洋电机则要到在2012年以后才能使转换效率超过23％，这就会拉开很大的差距。

图1 单元转换效率为23％的单晶硅太阳能电池将开始量产
SunPower公司的背面连接结构单晶硅太阳能电池的单元转换效率达到了24.2％。并于2010年第四季开始量产单元转换效率为23％的电池。（图依SunPower的简报所制）
　　SunPower的高转换效率秘诀，是早早地采用了只在背面配置电极的背接触式（back-contact）构造。这种模块仅就取消了遮挡光的表面电极这一点，就可提高转换效率。再加上数次改进的结果，终于在第三代使转换效率23%的单元得以量产。

　　SunPower的第三代产品为抑制载流子再耦合（carrier recoupling）而优化了设计，为延长载流子的寿命而提高了晶圆的品质。进而，为了在实现高效率的同时尽可能降低制造成本，还将第一代厚160μm的单元薄化到了145μm。电池单元越薄，就愈能降低材料成本。

　　SunPower公司的效率的策略是无止境的。该公司在今年6月的PVSC中，发布了转换效率达24.2％的单晶硅太阳能电池。不久的将来，会出现效率超过24％的太阳能电池的量产品。

多晶硅电池效率突破18％

　　作为太阳能电池高效率化的范本，除了SunPower公司的背接触式架构之外，还有澳州新南威尔士大学（UNSW）开发的名为“钝化发射极与背面扩散”（passivated emitter rear locally diffused, PERL）构造的单元（图2），和如三洋电机开发的在晶圆两面以不同材料形成的异质接面薄本质层（heterojunction with intrinsic thin-layer, HIT）单元的构造等。

图2 可实现高效率的电池构造
结晶硅太阳能电池，具有新南威尔士大学（UNSW）开发的称为“PERL”构造的单元，成为可实现高效率的方向。
　　其中，PERL电池为提高效率而使用了不少昂贵的工艺，因此至今仍未达至量产。所以，研究人员正在探讨以量产技术实现与PERL单元相近的结构。（未完待续 记者：河合基伸）

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