鋰電世界  在2012年12月5～7日舉行的太陽能電池展會“PVJapan 2012”（千葉縣幕張Messe會展中心）上，各大公司圍繞太陽能電池的全球最高效率展開了競爭。其中，在結(jié)晶硅型太陽能電池領(lǐng)域，夏普開發(fā)出了采用新構(gòu)造的電池單元，開始參與高效率競爭。

    在結(jié)晶硅型太陽能電池領(lǐng)域，此前一直都是SunPower和松下爭奪轉(zhuǎn)換效率最高值。SunPower采用將電極從單元表面去掉，只在背面形成電極的“背接觸”（背面電極）構(gòu)造。這種構(gòu)造能夠有效地防止表面電極遮住部分入射光，能夠增加電流量。該公司曾在2012年春季宣布成功開發(fā)出了單元轉(zhuǎn)換效率高達(dá)24％的單元。目前正在推進(jìn)量產(chǎn)準(zhǔn)備。

    追趕SunPower的松下，采用了在硅晶圓的表面和背面形成非晶硅層的“異質(zhì)結(jié)”構(gòu)造。這種構(gòu)造可在表面和背面防止載流子復(fù)合，因此有望實(shí)現(xiàn)高電壓。研發(fā)階段的試制品實(shí)現(xiàn)了23.9％的單元轉(zhuǎn)換效率。

    而此次夏普開發(fā)的則是將電極從表面去掉，同時在表面和背面形成非晶硅層的單元。該公司在2011年開始在量產(chǎn)產(chǎn)品中采用背接觸構(gòu)造，此次在此基礎(chǔ)上又融合了異質(zhì)結(jié)構(gòu)造（圖1）。雖然2cm見方小型單元的單元轉(zhuǎn)換效率僅為21.7％，不過夏普自信地表示，“這只是最初的試制結(jié)果，還有提高的空間”。

    PVJapan 2012現(xiàn)場

    圖1：旨在通過新構(gòu)造實(shí)現(xiàn)高效率化

    夏普開發(fā)出了組合使用背接觸方式和異質(zhì)結(jié)方式的新構(gòu)造單元（a）。小面積單元的轉(zhuǎn)換效率目前為21.7％（b）。夏普計(jì)劃進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)高效率化。

　　夏普如此自信的依據(jù)是，該公司研發(fā)的新構(gòu)造可以通過背接觸方式增加電流量，同時通過異質(zhì)結(jié)方式實(shí)現(xiàn)高電壓。夏普準(zhǔn)備利用這些優(yōu)點(diǎn)趕超SunPower和松下。LG電子等過去也曾在學(xué)會上發(fā)布過關(guān)于組合使用背接觸方式和異質(zhì)結(jié)方式的研究。而夏普在開發(fā)時就瞄準(zhǔn)量產(chǎn)，并且已經(jīng)試制出了普通尺寸的單元。

    全球最高效率不斷被刷新

    除了結(jié)晶硅型太陽能電池以外，化合物多接合型太陽能電池和CIS類太陽能電池也在PVJapan 2012上發(fā)布了轉(zhuǎn)換效率得到提高的成果。其中，在化合物多接合型太陽能電池領(lǐng)域，夏普憑借約1cm見方的小型單元，實(shí)現(xiàn)了非聚光時的全球最高單元轉(zhuǎn)換效率——37.7％（圖2）。在約一年的時間里，夏普將自己在2011年11月創(chuàng)造的36.9％的記錄提高了0.8個百分點(diǎn)。

    圖2：化合物多接合型單元的轉(zhuǎn)換效率達(dá)到37.7％

    夏普憑借化合物多接合型太陽能電池單元，實(shí)現(xiàn)了37.7％的轉(zhuǎn)換效率（a）。單元構(gòu)造采用由頂層、中層和底層構(gòu)成的三接合型（b）。在非聚光轉(zhuǎn)換效率中為全球最高值（c）。

    為轉(zhuǎn)換效率的提高作出貢獻(xiàn)的是單元邊緣處理方式的改進(jìn)。此前一直采用的方法是，將吸收波長各不相同的三層光吸收層層疊起來，然后形成圖案，再通過濕法蝕刻（Wet Etching）對單元邊緣進(jìn)行處理。由于濕法蝕刻具有各向同性，因此，上層的光吸收層被大量削去,單元變成梯形。上層被削去的部分無助于發(fā)電，因此成為轉(zhuǎn)換效率下降的一個因素。此次，夏普精細(xì)地調(diào)整了蝕刻液的成分和處理時間等，試著三層基本上都可以垂直蝕刻。由此，將短路電流密度從14.1mA/cm2提高至14.6mA/cm2。

    在CIS類太陽能電池方面，Solar Frontier憑借尺寸僅為0.481cm2的小型單元，實(shí)現(xiàn)了19.5％的單元轉(zhuǎn)換效率。雖然沒有公開為效率提高作出貢獻(xiàn)的技術(shù)詳情，不過已經(jīng)得知，這一轉(zhuǎn)換效率是不使用鎘（Cd）的CIS類太陽能電池中全球最高的（圖3）。由于逼近使用鎘的CIS類太陽能電池的20.3％的最高轉(zhuǎn)換效率，因此估計(jì)很快就能實(shí)現(xiàn)真正的全球最高值。

    圖3：刷新無鎘CIS類太陽能電池的最高效率