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隨著可持續(xù)發(fā)展觀念在世界各國不斷深入人心，全球太陽能開發(fā)利用規(guī)模迅速擴(kuò)大，各種太陽能關(guān)聯(lián)的產(chǎn)品層出不窮，下面就為大家介紹幾款日本的新型太陽能電池。

01

東芝“彎曲”太陽能電池

完成全球最高轉(zhuǎn)換效率

東芝宣布，作為新能源與產(chǎn)業(yè)技術(shù)開發(fā)組織（NEDO）的一部分，已開發(fā)出模塊面積為703平方厘米、能量轉(zhuǎn)換效率為11.7%的薄膜型鈣鈦礦太陽能電池模塊。據(jù)說此電池是目前世界上最大的薄膜型鈣鈦礦太陽能電池。


目前，主流的晶硅太陽能電池由于重量和形狀的原因，安裝位置有限。薄膜型鈣鈦礦太陽能電池具有柔韌性好、重量輕等特點(diǎn)，可以安裝在過去無法安裝的低承載能力的建筑物中，以及ZEB（凈零能耗建筑）和ZEH（凈零）等各種安裝形式，例如安裝在墻上，從而實(shí)現(xiàn)零能耗房屋。另外，作為下一代太陽能電池，由于材料廉價，可以通過涂布印刷形成，并且可以達(dá)到低成本制造，因此受到關(guān)注。

另一方面，雖然小面積電池（0.09 cm2）的能量轉(zhuǎn)換效率已被證明為22.7%，接近晶體硅太陽能電池的能量轉(zhuǎn)換效率，但難以形成更大面積的均勻薄膜。


在這種情況下，除了使用彎液面（由間隙中的液體表面形成的曲面）的“彎液面涂層技術(shù)”之外，東芝還開發(fā)了新的制造工藝，具體而言，通過開發(fā)大面積涂布工藝和設(shè)計(jì)油墨組合物，控制碘化鉛和碘化甲基銨在基材上的反應(yīng)。實(shí)現(xiàn)了大面積和高效率。

此外，通過控制涂覆時的工藝和優(yōu)化鈣鈦礦晶體生長條件，成功地提高了大面積的面內(nèi)膜均勻性和晶體膜質(zhì)量均勻性。結(jié)果，即使是703 cm2也獲得了11.7%的轉(zhuǎn)換效率，接近實(shí)用模塊（900 cm2），離實(shí)用更近了一步。

未來，以實(shí)現(xiàn)實(shí)用的模塊尺寸為目標(biāo)，將進(jìn)一步開發(fā)技術(shù)并擴(kuò)大面積。此外，通過改進(jìn)鈣鈦礦層的材料，東芝公司計(jì)劃努力實(shí)現(xiàn)與晶體硅太陽能電池相當(dāng)?shù)母咝省?br />
02

東京大學(xué)研發(fā)可洗太陽能電池

實(shí)現(xiàn)衣服的“電源”化

理化學(xué)研究所（RIKEN）、日本科學(xué)技術(shù)振興機(jī)構(gòu)（JST）和東京大學(xué)的聯(lián)合研究小組宣布，他們已成功開發(fā)出一種可水洗且具有彈性和防水性的超薄有機(jī)太陽能電池。有望成為可穿戴設(shè)備和具有新功能的紡織品的穩(wěn)定電源。


聯(lián)合研究小組使用由RIKEN 新興分子功能研究小組于 2012 年開發(fā)的新型半導(dǎo)體聚合物“PNTz4T”，使用厚度約為 1微米的聚合物材料制造出具有倒置結(jié)構(gòu)的有機(jī)太陽能電池。在特定的聚對二甲苯基材上制造。這種超薄有機(jī)太陽能電池的短路電流密度 (JSC) 為16.2mA/cm2，開路電壓 (VOC) 為 0.71V，在模擬陽光照射下以 100mW/cm2 的輸出功率填充從玻璃支撐基板上剝離，實(shí)現(xiàn)了 69% 的因數(shù)和 7.9% 的能量轉(zhuǎn)換效率。

與目前報(bào)道的高柔性有機(jī)太陽能電池的效率 4.2% 相比，據(jù)說效率將提高近兩倍。此外，確認(rèn)該裝置即使被粉碎至約50%也可穩(wěn)定驅(qū)動，并且具有極高的機(jī)械柔性。

還發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)的超薄有機(jī)太陽能電池具有很高的耐水性，即使在水中浸泡5分鐘后，能量轉(zhuǎn)換效率也幾乎沒有下降。此外，即使設(shè)備表面被黑色水性筆弄臟，如果將設(shè)備表面浸入清潔劑溶液中或攪拌去除設(shè)備表面，也不會發(fā)生能量轉(zhuǎn)換，不會導(dǎo)致設(shè)備性能下降。據(jù)說使效率可以恢復(fù)到初始值。

此外，還開發(fā)了一種密封技術(shù)，通過將厚度為 3 微米的超薄有機(jī)太陽能電池夾在預(yù)先從兩個方向拉出的兩塊橡膠之間，實(shí)現(xiàn)了彈性和防水性。非橡膠密封裝置在水中浸泡120分鐘后，能量轉(zhuǎn)換效率比初始值下降約20%，而橡膠密封裝置的能量轉(zhuǎn)換效率僅下降5%。此外，即使其上有水滴反復(fù)膨脹和收縮約50%，能量轉(zhuǎn)換效率也能保持初始值的80%。

03

透明有機(jī)薄膜太陽能電池

實(shí)現(xiàn)“發(fā)電之窗”

Ito Denshi Kogyo 在“第一屆高性能住宅設(shè)備博覽會”（2016 年 12 月 14 日至 16 日，東京國際展覽中心）上展出了使用正在開發(fā)的有機(jī)薄膜太陽能電池的“智能發(fā)電窗口”。

該公司正在與山形大學(xué)等合作進(jìn)行有機(jī)薄膜太陽能電池的研究和開發(fā)。其特點(diǎn)之一是通過使用特殊的透明材料作為陽極，實(shí)現(xiàn)了幾乎透明的有機(jī)薄膜太陽能電池。智能發(fā)電窗利用了這一功能，旨在成為一個可以看到外面風(fēng)景的“發(fā)電窗”。


智能發(fā)電窗采用96片50毫米見方的有機(jī)薄膜太陽能電池。有機(jī)薄膜太陽能電池夾在透明的亞克力板之間，該板貼在建筑物的內(nèi)部。由于它可以阻擋紫外線和紅外線，因此還具有防止室內(nèi)家具因陽光照射而褪色的效果。

目前，該智能發(fā)電窗口已作為山形縣米澤市山形大學(xué)開設(shè)的有機(jī)電子示范設(shè)施“智能未來之家”的窗口進(jìn)行了演示，該公司正在繼續(xù)驗(yàn)證發(fā)電量。到目前為止，據(jù)說它平均每天產(chǎn)生約 3Wh/小時的電力。

開發(fā)的有機(jī)薄膜太陽能電池的發(fā)電效率最高約為3.5%，透明型約為2%。雖然發(fā)電量不大，但據(jù)說未來會繼續(xù)提升。目前，有機(jī)薄膜太陽能電池的商業(yè)化時機(jī)尚未確定，但利用其薄型、低成本和透明性的優(yōu)勢，正在考慮未來與建筑材料制造商合作進(jìn)行商業(yè)化。此外，該公司正在開發(fā)可應(yīng)用于柔性曲面的有機(jī)薄膜太陽能電池，并計(jì)劃擴(kuò)大太陽能電池的應(yīng)用范圍。 

原標(biāo)題：日本那些讓人眼前一亮的太陽能電池黑科技