微信客服
微信公眾號
Cu-In-Se（CIS）型太陽能電池迎來了重大轉機。與現在市場上最大的多晶硅型太陽能電池相比，除了一直具有優勢的價格競爭力之外，在轉換效率方面也迎頭趕上，正在逐步實現反超。
在2005-2010年，CIS型以及CIGS類太陽能電池作為前景光明的新一代太陽能電池，受到的期待與日俱增，世界上出現了幾十家風險企業。但其中的大多數沒能將實驗室的開發成果投入量產，已經銷聲匿跡。最終跨越阻礙成功實現商業化的，只有昭和殼牌石油的子公司Solar Frontier一家。
該公司的研發品在2015年12月創下了單元轉換效率22.3％的好成績（圖1），打破了多晶硅型太陽能電池研發品的21.25％的最高紀錄。雖然產品的模塊轉換效率還只有13％左右，但該公司表示，2016年內將供應效率達到15％左右的產品，在2018年之前，將能夠供應效率為16～17％，超過大多數多晶硅型太陽能電池的產品。
圖1：轉換效率為22.3％的CIS型太陽能電池
Solar Frontier于2015年12月發布。
另一方面，在降低制造成本的競爭中，Solar Frontier已經躋身世界前列，已實現了平均1W額定輸出功率僅50美分（約6萬日元/kW）的低成本。近期還將降低到40美分或更低的價格，目標是使價格競爭力達到世界第一。
對于其他CIGS類太陽能電池開發企業未能跨越的門檻，Solar Frontier是如何跨過的？該公司為今后實現飛躍制定了怎樣的戰略？就此，該公司董事副社長執行董事首席技術官栗谷川悟接受了記者的采訪。（采訪人：野澤哲生）
——第一個問題是，在大多數CIGS類太陽能電池廠商逐漸銷聲匿跡的情況下，貴公司為什么能成功邁過量產的門檻？
一個原因是，從研發階段開始就以量產為前提進行開發。其他公司是先在實驗室里開發出設計理想的元件，然后再著手開發量產技術。
還有一大因素，是我們采用了“硒化法”這種當時很少有人采用的活性層制造工藝。其他公司大多采用同時蒸鍍法，或者源于印刷的制造方法，都失敗了。重視在制造現場的開發這一點也功不可沒。具體來說，我們與愛發科等裝置廠商合作開發了大部分的制造裝置。
最后一個原因是人才。在日本的眾多半導體廠商和家電廠商陷入經營困難的情況下，我們網羅到了許多優秀人才。這為設在宮崎縣的年產量達到900MW的國富工廠實現設備穩定運轉作出了巨大貢獻。
——現在的制造成本只有大約50美分/W，這是怎么實現的？貴公司為什么認為成本還能降低？
現在的制造成本是研究豐田汽車的制造工藝，然后在國富工廠實踐的結果。通常的半導體和顯示器生產線，是以“Cassette”為單位劃分。這雖然對于變更的靈活度比較高，但在生產效率上存在課題。而國富工廠不惜犧牲部分靈活性，也要追求生產效率。生產線像汽車的生產線一樣，從頭至尾幾乎一氣呵成。這只有各道工序的節拍時間一致才能夠做到。
但是因為靈活性低，量產中得到的改進經驗沒能反映到生產線中，而是積累了下來。通過在國富工廠和2016年投產的東北工廠采用這些經驗，便有望實現40美分/W的低成本。
舉例來說，以前國富工廠生產1個產品需要24～26個小時。而新生產線為6～8小時，只有原來的1/3。這是通過使部分剩余的批處理絕大多數成為在線處理、減少各道工序的節拍時間、提高各種裝置的能力等實現的。而且，我們還對人員配置和空間進行了優化，生產時消耗的能源也減少了30％。
在制造成本上與我們展開競爭的美國第一太陽能公司（First Solar）和中國的大型太陽能電池廠商已經完成了工廠初期投資的折舊。而國富工廠到2018年才能完成折舊。到那個時候，制造成本應該還會大幅降低。
——轉換效率也在提高，這是怎么實現的？今后效率能提高到什么水平？
CIS型太陽能電池的活性層在材料和晶體質量，以及制造工藝等方面與過去沒有太大的變化。改變的只是活性層的厚度、材料的成分和配置。
高效率的單晶硅太陽能電池需要高精度的圖案形成和離子注入技術，需要昂貴的制造裝置。而我們沒有依靠昂貴的裝置和昂貴的工藝，而是運用智慧和經驗提高了轉換效率。
最近，我們又多了仿真這個強力武器。過去要靠經驗反復摸索，現在則可以通過仿真實現想要的性能。最近的22.3％就是仿真的成果。
轉換效率還有很大的提升空間。比如說，提高光利用效率的單元表面加工等技術在晶體硅太陽能電池中司空見慣，而我們還沒有使用。即便沒有技術突破，通過使用這些現有的精細技術，也能將轉換效率提高到接近26％。在這種情況下，與高效率的單晶硅太陽能電池根本構不成“競爭”。這是因為我們的太陽能電池不使用昂貴的工藝，制造成本一直很低。
——在今后的產品開發中，貴公司有那些希望改變的地方？
作為能源公司，我們的目標是進一步降低光伏發電的成本，使光伏發電成為每個人都能使用、貼近生活的電力來源。應該能夠大幅超越發電成本與現有電價相當的“電網平價”。
為此，我們今后也會考慮采用開放的戰略。首先要向仍在堅持生產CIGS類太陽能電池的廠商等發出邀請，增加生產同類型太陽能電池的伙伴。因為這樣可以共享知識，提高技術開發的速度，還能通過降低裝置的價格和共同采購材料降低成本。
栗谷川悟
Solar Frontier董事副社長執行董事首席技術官
1986年進入昭和殼牌石油公司，之后一直從事太陽能電池業務的研發。1991～1993年作為客座研究員，在技術合作伙伴美國西門子太陽能工業（Siemens Solar Industries）開發CIS型太陽能電池。1998年調往日本NEDO。2001年回到昭和殼牌石油中央研究所開發CIS型太陽能電池的量產技術。2010年4月就任Solar Frontier技術本部長（CTO），同年8月就任執行董事。2012年3月開始擔任董事專務執行董事技術本部長，2013年4月就任董事專務執行董事，2014年8月起任現職。
在2005-2010年，CIS型以及CIGS類太陽能電池作為前景光明的新一代太陽能電池，受到的期待與日俱增，世界上出現了幾十家風險企業。但其中的大多數沒能將實驗室的開發成果投入量產，已經銷聲匿跡。最終跨越阻礙成功實現商業化的，只有昭和殼牌石油的子公司Solar Frontier一家。
該公司的研發品在2015年12月創下了單元轉換效率22.3％的好成績（圖1），打破了多晶硅型太陽能電池研發品的21.25％的最高紀錄。雖然產品的模塊轉換效率還只有13％左右，但該公司表示，2016年內將供應效率達到15％左右的產品，在2018年之前，將能夠供應效率為16～17％，超過大多數多晶硅型太陽能電池的產品。
圖1：轉換效率為22.3％的CIS型太陽能電池
Solar Frontier于2015年12月發布。
另一方面，在降低制造成本的競爭中，Solar Frontier已經躋身世界前列，已實現了平均1W額定輸出功率僅50美分（約6萬日元/kW）的低成本。近期還將降低到40美分或更低的價格，目標是使價格競爭力達到世界第一。
對于其他CIGS類太陽能電池開發企業未能跨越的門檻，Solar Frontier是如何跨過的？該公司為今后實現飛躍制定了怎樣的戰略？就此，該公司董事副社長執行董事首席技術官栗谷川悟接受了記者的采訪。（采訪人：野澤哲生）
——第一個問題是，在大多數CIGS類太陽能電池廠商逐漸銷聲匿跡的情況下，貴公司為什么能成功邁過量產的門檻？
一個原因是，從研發階段開始就以量產為前提進行開發。其他公司是先在實驗室里開發出設計理想的元件，然后再著手開發量產技術。
還有一大因素，是我們采用了“硒化法”這種當時很少有人采用的活性層制造工藝。其他公司大多采用同時蒸鍍法，或者源于印刷的制造方法，都失敗了。重視在制造現場的開發這一點也功不可沒。具體來說，我們與愛發科等裝置廠商合作開發了大部分的制造裝置。
最后一個原因是人才。在日本的眾多半導體廠商和家電廠商陷入經營困難的情況下，我們網羅到了許多優秀人才。這為設在宮崎縣的年產量達到900MW的國富工廠實現設備穩定運轉作出了巨大貢獻。
——現在的制造成本只有大約50美分/W，這是怎么實現的？貴公司為什么認為成本還能降低？
現在的制造成本是研究豐田汽車的制造工藝，然后在國富工廠實踐的結果。通常的半導體和顯示器生產線，是以“Cassette”為單位劃分。這雖然對于變更的靈活度比較高，但在生產效率上存在課題。而國富工廠不惜犧牲部分靈活性，也要追求生產效率。生產線像汽車的生產線一樣，從頭至尾幾乎一氣呵成。這只有各道工序的節拍時間一致才能夠做到。
但是因為靈活性低，量產中得到的改進經驗沒能反映到生產線中，而是積累了下來。通過在國富工廠和2016年投產的東北工廠采用這些經驗，便有望實現40美分/W的低成本。
舉例來說，以前國富工廠生產1個產品需要24～26個小時。而新生產線為6～8小時，只有原來的1/3。這是通過使部分剩余的批處理絕大多數成為在線處理、減少各道工序的節拍時間、提高各種裝置的能力等實現的。而且，我們還對人員配置和空間進行了優化，生產時消耗的能源也減少了30％。
在制造成本上與我們展開競爭的美國第一太陽能公司（First Solar）和中國的大型太陽能電池廠商已經完成了工廠初期投資的折舊。而國富工廠到2018年才能完成折舊。到那個時候，制造成本應該還會大幅降低。
——轉換效率也在提高，這是怎么實現的？今后效率能提高到什么水平？
CIS型太陽能電池的活性層在材料和晶體質量，以及制造工藝等方面與過去沒有太大的變化。改變的只是活性層的厚度、材料的成分和配置。
高效率的單晶硅太陽能電池需要高精度的圖案形成和離子注入技術，需要昂貴的制造裝置。而我們沒有依靠昂貴的裝置和昂貴的工藝，而是運用智慧和經驗提高了轉換效率。
最近，我們又多了仿真這個強力武器。過去要靠經驗反復摸索，現在則可以通過仿真實現想要的性能。最近的22.3％就是仿真的成果。
轉換效率還有很大的提升空間。比如說，提高光利用效率的單元表面加工等技術在晶體硅太陽能電池中司空見慣，而我們還沒有使用。即便沒有技術突破，通過使用這些現有的精細技術，也能將轉換效率提高到接近26％。在這種情況下，與高效率的單晶硅太陽能電池根本構不成“競爭”。這是因為我們的太陽能電池不使用昂貴的工藝，制造成本一直很低。
——在今后的產品開發中，貴公司有那些希望改變的地方？
作為能源公司，我們的目標是進一步降低光伏發電的成本，使光伏發電成為每個人都能使用、貼近生活的電力來源。應該能夠大幅超越發電成本與現有電價相當的“電網平價”。
為此，我們今后也會考慮采用開放的戰略。首先要向仍在堅持生產CIGS類太陽能電池的廠商等發出邀請，增加生產同類型太陽能電池的伙伴。因為這樣可以共享知識，提高技術開發的速度，還能通過降低裝置的價格和共同采購材料降低成本。
栗谷川悟
Solar Frontier董事副社長執行董事首席技術官
1986年進入昭和殼牌石油公司，之后一直從事太陽能電池業務的研發。1991～1993年作為客座研究員，在技術合作伙伴美國西門子太陽能工業（Siemens Solar Industries）開發CIS型太陽能電池。1998年調往日本NEDO。2001年回到昭和殼牌石油中央研究所開發CIS型太陽能電池的量產技術。2010年4月就任Solar Frontier技術本部長（CTO），同年8月就任執行董事。2012年3月開始擔任董事專務執行董事技術本部長，2013年4月就任董事專務執行董事，2014年8月起任現職。
0 條