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面积为2.1m×0.8m的大型太阳能电池 每平方米重量仅800g

2008-02-29 09:39
Hsiao Chen
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     日本Peccell Technologies与藤森工业及昭和电工联合开发出使用塑料底板、具有透光性的色素增感型太阳能电池,并成功试制了2.1m×0.8m的大面积电池模块。因为使用塑料底板,所以具有柔软性,而且厚度和重量分别只有0.5mm和800g/m2。Peccell Technologies表示,这是太阳能电池中重量最轻、色素增感型太阳能电池中全球尺寸最大的模块。估计模块转换效率为3%左右。设置在室内时,能够输出100V以上的电压。试制的大尺寸色素增感型太阳能电池在2008年2月27~29日举办的“第一届国际太阳能电池展(PV EXPO2008)”上展出。

     计划从09年度开始量产使用此次开发技术的色素增感型太阳能电池。希望2010年的量产??模达到“每年1MW”(代表董事社长、桐荫横滨大学教授宫坂力)。在对塑料底板表面进行封装处理后的状态下,寿命为5000~6000小时(在+50~+60℃连续工作时)。如果是非连续性的普通使用方法的话,可使用5年。今后的目标是:模块转换效率达到8%,售价为1万日元/m2,发电成本为120日元/W。

     使用印刷技术制作核心部件

     色素增感型太阳能电池在表面形成有透明导电膜的底板上,设置了TiO2粒子构成的多孔膜,并在其上层叠了作为对向电极的导电膜底板。多孔膜表面吸附有色素,相对设置的带透明导电膜的底板间充满了电解液。光线进入太阳能电池后,色素便会被光能激发,释放出电子。这些电子被注入TiO2膜,到达导电膜。失去电子的色素从电解液中吸收电子。以此得到电势。每个单元的电势为0.7V左右。将这些单元串联,便可提高输出电压。

     此次为实现大面积化,对多孔膜的成膜技术和透明导电膜进行了精心研制。多孔膜成膜方面,使用含有粒径仅60nm的TiO2粒子膏状物,在常温下印刷涂布及干燥后得到多孔质膜。由于无需原来使用的真空装置及高温烧结工艺,大尺寸太阳能电池的制造变得更为容易。另外,为促进粒子间的结合,膏状物中溶解有尺寸为10~35nm的、TiO2构成的水溶性胶粉。该水溶性胶粉干燥后,通过增强构成多孔膜的TiO2粒子间的结合力,从而使电荷更易流动,并通过提高TiO2粒子和塑料底板之间的密着性,防止了多孔膜的脱落。另外,多孔膜的厚度约为15μm。

     电极电阻约降至1/40,为大尺寸化开辟了道路

     透明导电膜方面,在塑料薄膜上形成了薄膜电阻为0.3Ω/□的金属膜。而原来的色素增感型太阳能电池,透明导电膜使用的是ITO,薄膜电阻为13Ω/□。因此,此次将薄膜电阻降到了原来的1/40左右。此次,通过减小薄膜电阻,减小了透明导电膜电阻成分导致的太阳能电池单元输出功率降低的问题。也就是说,即使增大面积也能抑制输出功率的降低。

     带透明导电膜的塑料薄膜是Peccell Technologies与藤森工业共同开发的。制造工艺如下:首先,利用照片制版技术,使用卤化银在塑料薄膜上形成由薄银膜构成的布线图案。其次,通过镀膜工艺在银膜上形成1~2μm的镍膜或铜膜。布线图案呈网状,例如宽30μm,布线间隔为125μm。开口率可确保75%以上。一系列的制造工艺中没有真空工艺环节,可支持卷对卷(Roll-to-roll)等高速生产。

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