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“异质结型”开始量产 钟化的太阳能电池板迎转机(上)

日期:2016-04-11    来源:日经BP

国际新能源网

2016
04/11
15:10
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关键词: 太阳能电池板 单晶硅 薄膜非晶硅

钟化2015年开始量产供货“异质结型”太阳能电池板(图1)。异质结型是将不同半导体材料的太阳能电池接合构成电池单元(发电元件)的类型,钟化的是在切割成板状(晶圆)的大块(结晶块)单晶硅两面形成薄膜非晶(非晶质)硅。


图1:采用钟化异质结型电池板的百万光伏电站
输出功率约1.1MW的“丰冈ECO Valley竹贯地场光伏电站”。首次由大规模发电业务所采用(摄影:日经BP社)

异质结型有转换效率高的优点。先行面世的有松下的“HIT”。

钟化2014年就建设了异质结型量产试产线,确立了量产技术等,在进行准备。2015年秋以住宅用途为中心,开始量产供货有54个电池单元的产品。最初供货的产品转换效率约为17%。

在开始供货后不久就有百万光伏电站采用了该产品,那就是在兵库县丰冈市建设的“丰冈ECO Valley竹贯地场光伏电站”,这是大规模发电业务的首次采用。

丰冈市有钟化的太阳能电池单元和电池板(模块)生产基地,因此该市开发和运营的光伏电站都积极采用了该公司的电池板。

这座百万光伏电站建在丰冈市日高町竹贯的约1.7万m2土地上,输出功率约为1.113MW。配合异质结型产品开始供货的时间施工,采用了输出功率为245W/张的产品。

据丰冈市表示,最初预定采用的是钟化一直在生产的串联型薄膜硅类(层积非晶硅和多晶硅)电池板。因估计到异质结型产品将开始量产,为了能够采用该产品,将施工和发电时间推迟了大约1年。

在薄膜硅型方面拥有35年以上的经验

钟化开展太阳能电池业务已达35年以上。1980年开始开发薄膜非晶硅型产品。薄膜硅使用气体原料,通过化学反应形成,便于利用该公司身为化学企业的知识经验,所以与大阪大学教授滨川圭弘展开了共同研究。

早在1984年就已经实用化。与其他日本企业一样,开始面向计算器等用途供货,以滋贺工厂(滋贺县大津市)为量产基地。不过,后来因计算器供过于求,市场环境恶化,钟化的工厂停产了。

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之后在参与新能源产业技术综合开发机构(NEDO)项目的同时,进行了从非晶硅型、薄膜多晶硅型直到串联型(图2)等,转换效率更高的电池单元和电池板的开发。


图2:光伏电站设置的钟化的串联型产品示例
上图是输出功率约为999.8kW的“丰冈ECO Valley山宫地场光伏电站”,下图是输出功率约为677kW的“鹳但马机场地场光伏电站”。下图为防眩产品

串联型由薄膜非晶硅和薄膜多晶硅形成两种薄膜硅层。特点是非晶硅型能将短波长的光高效率转换为电力,薄膜多晶硅型能将长波长的光高效率转换为电力。利用两种硅的特点,能将更广波长带的光转换成电力来提高转换效率。

钟化采用了在薄膜非晶硅层与薄膜多晶硅层间设置透明中间层来进一步提高转换效率的结构。

透明中间层会根据波长选择性地反射或透过光:将短波长的光反射,使长波长的光透过。由此,非晶硅型电池单元内就能进入更多短波长的光,而薄膜多晶硅型电池单元内则能进入更多长波长的光。

转换效率方面,薄膜非晶硅单层型为8%,追加了多晶硅层的串联型为10%,而设置透明中间层后则提高至12%。

产品方面,主要扩充了设想用于住宅屋和建筑物屋顶等的产品。

例如,用于住宅屋顶的建材一体型。由于可以代替瓦和石棉瓦等屋顶材料,不仅是太阳能电池板的发电效率和成本,还有施工性、创意性及排水性等提高住宅整体设计和施工效率的优点。

虽然钟化的薄膜类太阳能电池板的转换效率已经提高至约12%,但还是比块状结晶硅电池板要低。因此,该公司积极致力于能与块状结晶硅形成差异化的商品开发,比如能考虑到住宅整体的设计,以及把原本不适合发电的北向屋顶也利用起来等,采用能尽量利用大面积设置电池板的产品设计等。

该公司称,在真正意义上实现“建材一体型”的太阳能电池板厂商包括该公司在内也不过只有几家。

从2013年底开始,作为更高效率的电池板,钟化开始开发普通的块状结晶硅型产品。原因是,住宅领域利用工业用途那样的大型电池板,设置10kW以上的光伏发电系统全量售电的风向,一下子盛行起来。

块状结晶硅型产品最初是以电池板的半成品状态采购,在丰冈安装接线盒和保护材料等制成电池板。2015年改为采购电池单元的方法,组装电池板的工序由丰冈负责,开始从更上游的工序着手。可以说,将这种块状产品与以往的薄膜产品技术融合起来的就是异质结型。

今后打算利用异质结型取代块状结晶硅型和薄膜串联型。(未完待续)


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