迅速崛起的薄膜太陽能電池

    日本夏普電子公司8月5日宣稱，決定在大阪府堺市建設一座年產能力為1GW的大規模薄膜硅太陽能電池新工廠。該公司稱,太陽能電池正在發生革命性的變化，2013年之前將是薄膜硅和結晶硅齊頭并進，2013年以后薄膜硅將成主流。其依據是，薄膜太陽能電池在技術開發上已超越傳統的硅電池，生產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，結晶硅材料的制造和獲取都非常困難。

太陽能光伏技術變革是大勢所趨 

    太陽能光伏電池的發展，最早可追溯自1954年由貝爾實驗室所發明出來的太陽能電池，當時研發的動機是希望能提供偏遠地區供電系統的能源，那時太陽能電池的效率只有6%。接著從1957年蘇聯發射第一顆人造衛星開始，一直到1969年美國宇航員登陸月球，太陽能光伏電池的應用可說是充分發揮。

    近年來,業界對以薄膜取代硅晶制造太陽能電池在技術上已有足夠的把握。日本產業技術綜合研究所于去年2月已經研制出目前世界上太陽能轉換率最高的有機薄膜太陽能電池，其轉換率已達到現有有機薄膜太陽能電池的4倍。此前的有機薄膜太陽能電池是把兩層有機半導體的薄膜接合在一起，其太陽能到電能的轉換率約為1%。新型有機薄膜太陽能電池在原有的兩層構造中間加入一種混合薄膜，變成三層構造，這樣就增加了產生電能的分子之間的接觸面積，從而大大提高了太陽能轉換率。

    可折疊薄膜的太陽能電池是一種利用非晶硅結合PIN光電二極管技術加工而成的薄膜太陽能電池。此系列產品具有柔軟便攜、耐用、光電轉換效率高等特點；可廣泛應用于電子消費品、遠程監控/通訊、軍事、野外/室內供電等領域。

    有機薄膜太陽能電池使用塑料等質輕柔軟的材料為基板，因此人們對它的實用化期待很高。研究人員表示，通過進一步研究，有望開發出轉換率達20%、可投入實際使用的有機薄膜太陽能電池。專家認為,未來5年內薄膜太陽能電池將大幅降低成本，屆時這種薄膜太陽能電池將廣泛用于手表、計算器、窗簾甚至服裝上。

    早在10年前，科學家就發明了一種比頭發還要細的太陽能電池，由于其所使用的半導體原料遠較一般太陽能電池為少，因此可解決太陽能電池價格高昂的問題。后來，研究人員使用稱為CIS的復合半導體的技術，將2～3微米厚的CIS放在玻璃等物料上，制成薄膜太陽能電池。它比傳統以矽制成的太陽能電池薄100倍，實際上比頭發還要薄，它亦較輕和使用較少半導體物料，售價因此較便宜并可大量生產。

    傳統的矽電池需大量半導體物料，價格昂貴，因此無法普及，而且由于較笨重，其應用范圍受限制。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便可，價錢便宜而且輕便。

    有機薄膜太陽能電池使用塑料等質輕柔軟的材料為基板，因此人們對它的實用化期待很高。研究人員表示，通過進一步研究，有望開發出轉換率達20%、可投入實際使用的有機薄膜太陽能電池。專家相信,不久的將來，薄膜材料的太陽能電池將出現在人們的日常生活中。

商業性開發進展迅速

    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。

    去年10月，日本昭和殼牌石油公司創下了銅銦硒薄膜太陽能電池光電轉換效率的最高世界紀錄。面積為864平方厘米的轉換效率為14.3%，面積為3560平方厘米的轉換效率為13.4%。由于該公司已經使用該太陽能電池制成日本第一個10千瓦太陽能發電系統，使該太陽能電池的實用化向前邁進了一大步。

    銅銦硒薄膜太陽能電池可實現低成本高效率，由于其具有低于目前主流的結晶系Si太陽能電池成本的競爭優勢，有望作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、質量輕的宇宙用太陽能電池，可作為人造衛星的電源等。

    降低生產成本是推廣太陽能電池的關鍵。德國太陽能技術研究所歷經10年努力，開發成功一種新型薄膜太陽能電池技術，該項技術采用連續電沉積工藝，制備出在銅箔上形成薄膜太陽能電池的帶卷，然后通過特殊的封裝工藝組裝成柔軟的太陽能電池組件。目前，這種電池的實驗室效率已達到9.2%，理論效率高達30%，并且由于材料消耗少、工藝簡單，預期最終成本將低于每瓦0.6歐元。

汽車業涉足薄膜太陽能電池

    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2007年起開始大規模生產太陽能電池，該公司將在九州島熊本市的轎車工廠內再建立一座專門生產太陽能電池的工廠，一旦新工廠年產能達到預定的27.5兆瓦，足夠滿足8000戶家庭的日常電能需求，則每年能從太陽能電池的銷售中獲得7000萬美元的收入。

    盡管本田公司未公開生產太陽能電池所用的材料，但業內權威人士相信使用的是不含有硅的銅銦硒(CIS)薄膜，這種太陽能電池是從20世紀80年代初發展起來的多晶薄膜電池。CIS電池以其廉價、高效、接近于單晶硅太陽能電池的穩定性和較強的空間抗輻射性而成為本世紀最具有前途的太陽能電池之一，是目前國內外眾多科研機構及行業專家的研究熱點。與以硅為原料制成的傳統太陽能電池相比，銅銦硒薄膜在生產過程中所消耗的能量僅為后者的一半，而排放的二氧化碳也會相應減少50%。

中國發展迅速

    我國獨立開發的“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，其光電轉換效率較高，而資源消耗低、環境污染少。

    目前已在一些關鍵技術上取得了重大突破，并創造了電池光電轉換效率高于12%的新紀錄。該項目計劃于2006年底完成后，將使我國化合物薄膜太陽能電池這一高新技術居于國際先進水平，并使該產品成為最具市場前景的薄膜太陽能電池之一。