從充電電池業(yè)務(wù)的經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，偏向于采用儲(chǔ)量少的特定元素是非常危險(xiǎn)的。利用硅材料可實(shí)現(xiàn)理想的太陽(yáng)能電池。

聽說(shuō)三洋電機(jī)開發(fā)的、層疊結(jié)晶硅和薄膜非晶硅的高效太陽(yáng)能電池“HIT”*的表現(xiàn)非常出色？

*HIT＝heterojunction with intrinsic thin-layer。被稱為是結(jié)晶硅型和薄膜硅型的混合動(dòng)力型的太陽(yáng)能電池。采用利用n型·p型的非晶硅和i型硅的薄膜層夾住n型結(jié)晶硅層的構(gòu)造。

三洋電機(jī)執(zhí)行董事研究開發(fā)本部長(zhǎng)兼環(huán)境推進(jìn)本部長(zhǎng)津田信哉：太陽(yáng)能電池具有環(huán)境負(fù)荷小的特點(diǎn)。但如果太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率較低，例如設(shè)置時(shí)需要格外大的能源，或者為了獲得電力需要擴(kuò)大設(shè)置面積，環(huán)境負(fù)荷也會(huì)變大。在太陽(yáng)能電池中，HIT的轉(zhuǎn)換效率高，相對(duì)更加環(huán)保；可實(shí)現(xiàn)薄型化，所以使用少量的硅即可。制作硅晶圓等時(shí)實(shí)際上需要相當(dāng)大的能源，因此薄型也是一個(gè)重要因素。由此看來(lái)，如果追求更加環(huán)保的方式，HIT是最佳選擇。

不過，最主要的理由還是“如果在相同的面積上設(shè)置太陽(yáng)能電池，希望能獲得盡量多的電力”這種意識(shí)。我認(rèn)為轉(zhuǎn)換效率是最重要的因素。以前曾經(jīng)聽說(shuō)，HIT因其高性能在歐洲被譽(yù)為“太陽(yáng)能電池界的保時(shí)捷”。這并不是說(shuō)其價(jià)格比其他公司的產(chǎn)品高很多……

太陽(yáng)能電池單元實(shí)現(xiàn)超薄對(duì)本公司來(lái)說(shuō)，還具有降低制造成本的效果。從成本來(lái)看，在HIT等結(jié)晶硅型太陽(yáng)能電池單元中，硅晶圓在總成本中所占的比例非常大，減薄其厚度是降低成本的重點(diǎn)。有一段時(shí)間，太陽(yáng)能電池單元的原料——硅材料價(jià)格暴漲，之后供求出現(xiàn)緩和，硅材料的價(jià)格一下子降到了峰值的1/3左右。不過，雖然硅材料的價(jià)格短期內(nèi)還會(huì)出現(xiàn)上下波動(dòng)，但從長(zhǎng)期來(lái)看，如果不減薄厚度，在成本方面將會(huì)處于劣勢(shì)。

——太陽(yáng)能電池除了HIT等結(jié)晶硅型之外，還有在玻璃底板上制作的薄膜硅型和薄膜化合物型等。最近，在薄膜化合物型太陽(yáng)能電池中，CIGS系比較受關(guān)注。

津田：當(dāng)然，作為我們的選項(xiàng)之一，還有CIGS等化合物類太陽(yáng)能電池。不過，材料的穩(wěn)定供應(yīng)不能得到保證。CIGS是采用銦（In）和鎵（Ga）的太陽(yáng)能電池。我們還在經(jīng)營(yíng)充電電池業(yè)務(wù)，從該業(yè)務(wù)的經(jīng)驗(yàn)我們體會(huì)到，如果偏重于利用特定元素，而且采取以大量消耗為前提的業(yè)務(wù)模式將會(huì)非常難。以充電電池的鈷（Co）為例，如果鈷的價(jià)格突然上漲，業(yè)務(wù)將陷入困境。

結(jié)晶硅型和薄膜硅型使用的硅材料就比較令人放心。即使在供應(yīng)鏈中出現(xiàn)硅材料暫時(shí)供應(yīng)不足，從而導(dǎo)致價(jià)格暴漲這種短期風(fēng)波，但硅本身是地球上僅次于氧氣的豐富元素。而且也不是對(duì)環(huán)境有害的受限物質(zhì)。從資源量豐富而且是安全的物質(zhì)這一觀點(diǎn)來(lái)看，能像太陽(yáng)能電池一樣在非常廣泛的面積內(nèi)大量普及的物質(zhì)就是硅了。雖然我們也想過采用硅以外的材料，不過最終還是放棄了。化合物類太陽(yáng)能電池還是交給其他公司來(lái)做吧。

效率還沒有達(dá)到頂點(diǎn)

有人說(shuō)以HIT為代表的結(jié)晶硅型太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率快要接近理論極限值了。薄膜硅型的轉(zhuǎn)換效率也達(dá)到了10％左右。結(jié)晶硅型太陽(yáng)能電池今后還有進(jìn)一步改進(jìn)的余地嗎？

津田：結(jié)晶硅型太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率大致達(dá)到20％后，剩余的80％就被損失掉了。太陽(yáng)光的光譜和可在太陽(yáng)能電池中轉(zhuǎn)換的波長(zhǎng)的失調(diào)是造成該損失的主要原因。太陽(yáng)光的光譜非常寬闊，因此在簡(jiǎn)單的太陽(yáng)能電池構(gòu)造中，或者在硅等單一材料中很難物盡其用。如果使用單一材料的話，GaAs等帶隙為1.4eV左右的材料占優(yōu)勢(shì)，但存在限制。作為采用改變帶隙材料的多接合型*太陽(yáng)能電池，對(duì)于太陽(yáng)光的長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)和短波長(zhǎng)側(cè)分別采用不同的材料，將是今后實(shí)現(xiàn)高效率的基本方法之一。

*多接合型＝層疊多塊吸收波長(zhǎng)范圍不同的具有pn接合（或p-i-n接合）的太陽(yáng)能電池的類型。例如，在薄膜硅型太陽(yáng)能電池中，通過層疊具有p-i-n接合的非晶硅層和具有p-i-n接合的微晶硅層，提高了轉(zhuǎn)換效率。此時(shí)也稱之為串聯(lián)型。

例如，如果層疊采用帶隙為1.1eV的結(jié)晶硅的太陽(yáng)能電池層和采用帶隙為1.7eV的材料的太陽(yáng)能電池層，就有望實(shí)現(xiàn)更高的轉(zhuǎn)換效率。那么，將層疊的材料增加至3種，分別是帶隙為1.0eV、1.4eV和1.8eV的材料，結(jié)果又會(huì)如何呢？通過層疊，表面上的理論效率應(yīng)該會(huì)提高。不過，這里必須要考慮的一點(diǎn)是，一旦真的實(shí)現(xiàn)高轉(zhuǎn)換效率時(shí)，會(huì)出現(xiàn)什么樣的課題。如果考慮“只采用一種材料時(shí)的部材費(fèi)比較便宜”。“能否以不產(chǎn)生公害等環(huán)境負(fù)荷的形式獲得太陽(yáng)能電池”等，那么決定從事使用多種半導(dǎo)體材料的多接合型太陽(yáng)能電池并非易事。

如果只追求效率，那么毫無(wú)疑問，多接合型太陽(yáng)能電池是最佳選擇。但太陽(yáng)能電池中競(jìng)爭(zhēng)的要素只有轉(zhuǎn)換效率嗎，并非如此。站在太陽(yáng)能電池使用者的立場(chǎng)上來(lái)看，每kW的發(fā)電成本一定要穩(wěn)定。這樣的話，就必須有效使用便宜的材料。因此出現(xiàn)了高效率和低發(fā)電成本的折衷點(diǎn)。

從這個(gè)意義來(lái)看，硅是得天獨(dú)厚的材料。其結(jié)晶狀態(tài)下的帶隙為1.1eV，比單一材料的理想值（1.4eV）稍窄，不過制成非晶硅的話就達(dá)到了1.6～1.7eV。組合這些太陽(yáng)能電池層就形成了多接合型，接近太陽(yáng)能電池單元的理想類型。雖然實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)還需要相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間，不過可實(shí)現(xiàn)比目前的太陽(yáng)能電池更高的效率。

另外，HIT雖然組合了非晶硅和結(jié)晶硅，但從發(fā)電層的意義上來(lái)說(shuō)，HIT只是單接合型。據(jù)悉結(jié)晶硅型太陽(yáng)能電池的理論效率大約為27～29％。HIT在此基礎(chǔ)上再加上1～2個(gè)百分點(diǎn)左右，理論效率大約應(yīng)該能達(dá)到30％左右。如果一舉提高到40％、50％的話，只有采用多接合型。

三洋電業(yè)正在開發(fā)多接合型太陽(yáng)能電池嗎？

津田：目前正在開發(fā)的薄膜硅型太陽(yáng)能電池，其構(gòu)造基本源于多接合型的思路。采用了非晶硅和微晶硅*，非晶硅的帶隙為1.6eV左右，微晶硅為1.1～1.2eV，因此可以說(shuō)非常接近上述的理想組合。

*微晶硅＝具有非晶硅和結(jié)晶硅中間的特性的硅材料。

不過，無(wú)論是非晶硅還是微晶硅都存在一個(gè)嚴(yán)重的問題。那就是二者的薄膜質(zhì)量都還比較低。因此，即使理論效率比較高，實(shí)際上也達(dá)不到。

要想提高薄膜的質(zhì)量，必須要較厚地層疊微晶硅。目前為2～3μm的水平。如果要進(jìn)一步加厚，就需要采用高速成膜技術(shù)。但是層疊的速度越快，膜的質(zhì)量就越差。顯然，這是一種此消彼長(zhǎng)的關(guān)系。如何解決該課題是薄膜硅型太陽(yáng)能電池首要的技術(shù)重點(diǎn)。

如果克服了該課題，將其與結(jié)晶硅型HIT的技術(shù)相結(jié)合，那么這將成為實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換效率更高的太陽(yáng)能電池的基礎(chǔ)。

自首次開發(fā)太陽(yáng)能電池開始已經(jīng)過去半個(gè)世紀(jì)了，但目前仍處于發(fā)展途中。從技術(shù)和業(yè)務(wù)上來(lái)看，如果將太陽(yáng)能電池比作人類的話，您認(rèn)為它已經(jīng)多少歲了？

津田：從我們的太陽(yáng)能電池開發(fā)和業(yè)務(wù)所處的狀況來(lái)看，應(yīng)該是古代男子成年的年齡吧。也就是15歲前后。

受到國(guó)家補(bǔ)助制度的恩惠，日本國(guó)內(nèi)的各大太陽(yáng)能電池廠商花費(fèi)20年、30年都難盈利的業(yè)務(wù)，在最近5～6年就實(shí)現(xiàn)了盈利。銷售額的規(guī)模也非常大，各公司基本上都是是根據(jù)銷售額規(guī)模來(lái)作為業(yè)務(wù)認(rèn)可的。

我之所以認(rèn)為它剛“成年”，是因?yàn)榻窈蟛艜?huì)開始真正意義的競(jìng)爭(zhēng)。例如，韓國(guó)三星電子已經(jīng)涉足了太陽(yáng)能電池業(yè)務(wù)。該公司應(yīng)該會(huì)以與在液晶面板和DRAM領(lǐng)域獲得成功時(shí)相同的方式作戰(zhàn)。對(duì)此，我們處于迎戰(zhàn)的立場(chǎng)上。就像古代剛剛“成年”就要上戰(zhàn)場(chǎng)一樣。

津田信哉工作簡(jiǎn)介

1979年4月進(jìn)入三洋電機(jī)，從事太陽(yáng)能電池開發(fā)工作。1993年12月升任研究開發(fā)本部新材料研究所電子材料研究部長(zhǎng)，1998年10月就任軟能源業(yè)務(wù)本部太陽(yáng)能業(yè)務(wù)部長(zhǎng)。1999年10月就任軟能源公司新電池業(yè)務(wù)部長(zhǎng)，2003年4月就任執(zhí)行董事兼構(gòu)件企業(yè)集團(tuán)清潔能源公司社長(zhǎng)。2006年7月就任執(zhí)行董事兼創(chuàng)新集團(tuán)研究開發(fā)本部長(zhǎng)兼EVOLUTION PJ推進(jìn)小組Business Portfolio Evolution Plan推進(jìn)本部長(zhǎng)。2009年4月起任現(xiàn)職。