Solar FrontierCIS太阳能电池效率达26％

Cu-In-Se（CIS）型太阳能电池迎来了重大转机。与现在市场上最大的多晶硅型太阳能电池相比，除了一直具有优势的价格竞争力之外，在转换效率方面也迎头赶上，正在逐步实现反超。

在2005-2010年，CIS型以及CIGS类太阳能电池作为前景光明的新一代太阳能电池，受到的期待与日俱增，世界上出现了几十家风险企业。但其中的大多数没能将实验室的开发成果投入量产，已经销声匿迹。最终跨越阻碍成功实现商业化的，只有昭和壳牌石油的子公司SolarFrontier一家。

该公司的研发品在2015年12月创下了单元转换效率22.3％的好成绩（图1），打破了多晶硅型太阳能电池研发品的21.25％的最高纪录。虽然产品的模块转换效率还只有13％左右，但该公司表示，2016年内将供应效率达到15％左右的产品，在2018年之前，将能够供应效率为16～17％，超过大多数多晶硅型太阳能电池的产品。

　　图1：转换效率为22.3％的CIS型太阳能电池

另一方面，在降低制造成本的竞争中，SolarFrontier已经跻身世界前列，已实现了平均1W额定输出功率仅50美分（约6万日元/kW）的低成本。近期还将降低到40美分或更低的价格，目标是使价格竞争力达到世界第一。

对于其他CIGS类太阳能电池开发企业未能跨越的门槛，SolarFrontier是如何跨过的？该公司为今后实现飞跃制定了怎样的战略？就此，该公司董事副社长执行董事首席技术官栗谷川悟接受了记者的采访。

——第一个问题是，在大多数CIGS类太阳能电池厂商逐渐销声匿迹的情况下，贵公司为什么能成功迈过量产的门槛？

一个原因是，从研发阶段开始就以量产为前提进行开发。其他公司是先在实验室里开发出设计理想的元件，然后再着手开发量产技术。

还有一大因素，是我们采用了“硒化法”这种当时很少有人采用的活性层制造工艺。其他公司大多采用同时蒸镀法，或者源于印刷的制造方法，都失败了。重视在制造现场的开发这一点也功不可没。具体来说，我们与爱发科等装置厂商合作开发了大部分的制造装置。

最后一个原因是人才。在日本的众多半导体厂商和家电厂商陷入经营困难的情况下，我们网罗到了许多优秀人才。这为设在宫崎县的年产量达到900MW的国富工厂实现设备稳定运转作出了巨大贡献。

——现在的制造成本只有大约50美分/W，这是怎么实现的？贵公司为什么认为成本还能降低？

现在的制造成本是研究丰田汽车的制造工艺，然后在国富工厂实践的结果。通常的半导体和显示器生产线，是以“Cassette”为单位划分。这虽然对于变更的灵活度比较高，但在生产效率上存在课题。而国富工厂不惜牺牲部分灵活性，也要追求生产效率。生产线像汽车的生产线一样，从头至尾几乎一气呵成。这只有各道工序的节拍时间一致才能够做到。

但是因为灵活性低，量产中得到的改进经验没能反映到生产线中，而是积累了下来。通过在国富工厂和2016年投产的东北工厂采用这些经验，便有望实现40美分/W的低成本。

举例来说，以前国富工厂生产1个产品需要24～26个小时。而新生产线为6～8小时，只有原来的1/3。这是通过使部分剩余的批处理绝大多数成为在线处理、减少各道工序的节拍时间、提高各种装置的能力等实现的。而且，我们还对人员配置和空间进行了优化，生产时消耗的能源也减少了30％。

在制造成本上与我们展开竞争的美国第一太阳能公司（FirstSolar）和中国的大型太阳能电池厂商已经完成了工厂初期投资的折旧。而国富工厂到2018年才能完成折旧。到那个时候，制造成本应该还会大幅降低。

——转换效率也在提高，这是怎么实现的？今后效率能提高到什么水平？

CIS型太阳能电池的活性层在材料和晶体质量，以及制造工艺等方面与过去没有太大的变化。改变的只是活性层的厚度、材料的成分和配置。

高效率的单晶硅太阳能电池需要高精度的图案形成和离子注入技术，需要昂贵的制造装置。而我们没有依靠昂贵的装置和昂贵的工艺，而是运用智慧和经验提高了转换效率。

最近，我们又多了仿真这个强力武器。过去要靠经验反复摸索，现在则可以通过仿真实现想要的性能。最近的22.3％就是仿真的成果。

转换效率还有很大的提升空间。比如说，提高光利用效率的单元表面加工等技术在晶体硅太阳能电池中司空见惯，而我们还没有使用。即便没有技术突破，通过使用这些现有的精细技术，也能将转换效率提高到接近26％。在这种情况下，与高效率的单晶硅太阳能电池根本构不成“竞争”。这是因为我们的太阳能电池不使用昂贵的工艺，制造成本一直很低。

——在今后的产品开发中，贵公司有那些希望改变的地方？

作为能源公司，我们的目标是进一步降低光伏发电的成本，使光伏发电成为每个人都能使用、贴近生活的电力来源。应该能够大幅超越发电成本与现有电价相当的“电网平价”。

为此，我们今后也会考虑采用开放的战略。首先要向仍在坚持生产CIGS类太阳能电池的厂商等发出邀请，增加生产同类型太阳能电池的伙伴。因为这样可以共享知识，提高技术开发的速度，还能通过降低装置的价格和共同采购材料降低成本。