Solyndra是一家經營類似于熒光燈的圓筒狀CIGS型太陽能電池的風險企業。日前,在日本一項充分利用該公司太陽能電池的研究項目正式啟動。這就是在日本銷售Solyndra公司太陽能電池的ECO HOLDINGS與大阪大學尖端科學與創新中心共同推進的“太陽能發電器件與系統技術相關研究”項目。記者就此次共同研究的目標,采訪了在大阪大學推進該項目的尖端科學與創新中心客座教授平木昭夫和客座副教授平木博久。
——請談一下共同研究的目標。
大致有3點。包括圓筒型太陽能電池的性能評測、最佳系統的構筑,以及進一步提高效率。
Solyndra的太陽能電池不僅在美國,而且在歐洲、韓國及臺灣等國家與地區的導入事例也不斷增加,而日本則處于剛剛開始引進的狀態(參閱本站報道1,參閱2)。 對ECO HOLDINGS而言,共同研究的好處在于能夠獲得與Solyndra公司的太陽能電池相關的多種性能數據,提供給打算導入的客戶作為參考,由此來增加在日本的銷量。該太陽能電池的性能數據來自于在歐美,而考慮到日本的天氣、溫度及設置場所等因素時,數據還有很多不足。
此外還必須考慮圓筒型所獨有的測量方法。圓筒型不僅從正面,而且從側面受光時轉換效率也很少降低,并且還具有可將來自太陽能電池模塊下面的光轉換成電力的能力。通過將Solyndra公司的太陽能電池模塊設置在光反射率高的表面上,與設置在幾乎不反射光的表面上來比較時,發電量相差30%之多。目前業界標準太陽能電池的評測標準難以充分評測擁有上述特點的Solyndra公司太陽能電池模塊的性能,需要研究能夠向客戶充分提供性能參考的評測方法。從學術觀點而言,大阪大學對這一性能數據及評測方法也很感興趣。
最佳系統的構筑是指實現符合CIGS類太陽能電池及圓筒型太陽能電池兩者特點的功率調節器。實際上,在從事功率調節器開發的技術人員中,有不少人都對Solyndra公司的太陽能電池懷有興趣。
效率的進一步提高是指不僅要改善CIGS類太陽能電池本身的效率,而且還要探索圓筒型太陽能電池的可能性。大阪大學尖端科學與創新中心教授高橋康夫注)和助理教授前田將克參與了相關研究,前者涉及的內容是太陽能器件的電極及基板布線技術的開發,后者涉及的是界面電氣特性及運動的優化以及形成機制的分析。
——請再詳細地談一談在效率提高上的目標。
CIGS類太陽能電池還處于發展狀態。Solyndra公司現有產品的轉換效率雖然公認只有百分之十幾,但CIGS類太陽能電池擁有很高的潛力。CIGS類太陽能電池存在的問題大致有兩個。一個與制造技術有關。盡管單元面積較小時的單元轉換效率較高,但擴大至可供產品使用的面積時,該效率就會下降。其原因大概就在于制造技術的成熟度還不夠高。
另一個是物性問題。CIGS類太陽能電池的帶隙會因In和Ga的構成比例而改變。雖然Ga越是增加,帶隙就越大,輸出電壓就越高,但增加Ga并不會使帶隙持續變大。理論上,帶隙在1.4eV附近時可獲得最高的發電效率,但即使提高Ga的比例,使帶隙達到1.4eV,發電效率仍會以1.2eV為峰值趨于下降。即使提高Ga的比例,帶隙也會在達到1.2eV的峰值后趨于下降。其下降原因目前尚未詳細查明。我們認為原因就隱藏于CIGS膜存在的某種界面狀態中,因此打算查明這一原因,從而推動轉換效率的提高。此外,我們還考慮憑借多層構造來提高效率。
另外,我們還將進一步調查圓筒型的優點。對來自側面的光具有高轉換效率,并且能夠用反射光來發電,這些圓筒型所獨有的特點應該能夠應用于非CIGS類的太陽能電池,比如可應用于薄膜硅類太陽能電池。無論是CIGS類還是薄膜硅類,在玻璃基板上形成半導體層這一點是不變的。我們預定與岐阜大學未來型太陽能發電系統研究中心共同探索這一圓筒型太陽電池的可能性。
——Solyndra公司的太陽電池采用的是什么構造呢?
采用的是雙重設置圓筒型玻璃管的構造。內側玻璃管的表面上形成有CIGS膜,而外側玻璃管由強化玻璃制成,具有充分強度。玻璃管之間填充了折射率高的油類。這樣,照射到外側玻璃管上的陽光就會在外側玻璃管與油類的界面上發生銳角折射,從而使內側玻璃管表面的CIGS膜盡量從正面受光。
Solyndra公司的產品以前只有輸出功率為173W的“100 Series”(模塊尺寸為長1820mm×寬1080mm),而現在又在此基礎上追加了輸出功率為200W的“200 Series”(模塊尺寸為長2280mm×寬1090mm)。
由6個Solyndra公司的圓筒型CIGS類太陽能電池模塊組合后的狀態。1個模塊使用40只圓筒型CIGS類太陽能電池。1個模塊的輸出功率為173W,6個模塊為1038W,超過1kW。1個模塊的重量為31.5kg,每m2約為16kg。
設置模塊的支架。支架不固定在地板上使用,采用只靠太陽能電池模塊本身的重量來防止移動的構造。由于無需固定在地板上,因此設置工程簡單。
圓筒型太陽能電池間留有縫隙,因此降低了模塊被風吹走的可能性。