有机薄膜太阳能电池研发将迎来爆发期

 使用有机半导体材料的有机薄膜太阳能电池的技术开发正在加速进行。这种电池是最近几年转换效率提高最快的太阳能电池之一。目前，德国Heliatek公司与三菱化学公司均使产品实现了约12％的转换效率，形成了开发竞争中的第一阵营。

其中，三菱化学计划最早于2013年内实现有机薄膜太阳能电池的实用化。使用该公司的半透明柔性有机薄膜太阳能电池板的实证试验将于2014年3月之前在仙台市科学馆等地启动。如果采用三菱化学的有机薄膜太阳能电池，估计大面积电池板的转换效率最初为5～7％，但重量却比原来的太阳能电池轻很多，价格在将来也可能随着量产而大幅下降。如果重量轻而且价格便宜，就能安装在此前无法放置或粘贴的地方，这或许会掀起“太阳能电池泛在化”潮流，使太阳能电池用途实现大幅多样化。家居用品店可能也会将这种太阳能电池作为替代“遮阳帘”的产品来销售。

“只需涂布”的太阳能电池越来越具有现实性

开发有机薄膜太阳能电池的企业不仅仅只有以上两家公司。记者在采访中发现，有几家日本企业已经开发出了转换效率为10～11％的有机薄膜太阳能电池，对两家先行企业紧追不舍，形成了“第二阵营”。东丽公司就是其中一家，该公司最近宣布，利用高分子聚合物制成了转换效率达到10.6%的有机薄膜太阳能电池。

Heliatek与三菱化学的有机薄膜太阳能电池采用低分子材料，制造时需要采用真空工艺，或者是采用涂布工艺，但也需要加热到一定温度。而东丽的太阳能电池可采用几乎无需加热的“非加热涂布法”制造，目前，采用这种非加热涂布法制成的太阳能电池已经达到了10％左右的转换效率。如果能够采用“只需要涂布”的工艺来量产转换效率为10％的太阳能电池，为社会带来的冲击也许会超过现在的“百万瓦级太阳能电站”。

效率特性快速提高

从全球来看，开发这种高分子类太阳能电池的企业及研究机构接连出现，形成了“第三阵营”。这些企业的太阳能电池转换效率为8～9％，但在决定太阳能电池转换效率的重要参数填充因子（FF）方面，不少企业的产品已经达到了0.8左右的高值。虽然0.8以上的FF已在高效率结晶硅型太阳能电池及GaAs类化合物太阳能电池上实现，但此前的有机薄膜太阳能电池的FF值达到0.6左右就已经是比较高的了。比如，东丽的转换效率为10.6％的太阳能电池的FF为0.641。

从最近的研究成果来看，好像也有有机材料的选择和FF没有必然的依赖关系、而是通过改进元件构造来实现高FF值的例子。假如东丽的太阳能电池在维持短路电流及开放电压值不变的情况下FF值能达到0.8，那么其转换效率就会达到13.2％，这一数值已接近部分结晶硅型太阳能电池。这样看来，有机薄膜太阳能电池还有很大的发展余地。