使用有機(jī)半導(dǎo)體材料的太陽能電池—有機(jī)薄膜太陽能電池的技術(shù)開發(fā)正在加速進(jìn)行。這種電池是最近幾年轉(zhuǎn)換效率提高最快的太陽能電池之一。目前，德國Heliatek公司與三菱化學(xué)均實(shí)現(xiàn)了約12%的轉(zhuǎn)換效率，形成了開發(fā)競爭中的第一陣營。

其中，三菱化學(xué)計(jì)劃最早于2013年內(nèi)實(shí)現(xiàn)有機(jī)薄膜太陽能電池的實(shí)用化。使用該公司的半透明柔性有機(jī)薄膜太陽能電池板的實(shí)證試驗(yàn)將于2014年3月之前在仙臺(tái)市科學(xué)館等地啟動(dòng)。如果采用三菱化學(xué)的有機(jī)薄膜太陽能電池，估計(jì)大面積電池板的轉(zhuǎn)換效率最初為5～7%，但重量卻比原來的太陽能電池輕很多，價(jià)格可能也會(huì)隨著將來不斷量產(chǎn)而大幅下降。如果重量輕而且價(jià)格便宜，就能安裝在此前無法放置或粘貼的地方，也許這會(huì)掀起太陽能電池用途大幅多樣化的“太陽能電池泛在化”潮流。家居用品店可能也會(huì)將這種太陽能電池作為替代“遮陽簾”的產(chǎn)品來銷售。

“只需涂布”的太陽能電池越來越具有現(xiàn)實(shí)味道

開發(fā)有機(jī)薄膜太陽能電池的企業(yè)不僅僅只有以上兩家公司。筆者在采訪中發(fā)現(xiàn)，有幾家日本企業(yè)已經(jīng)開發(fā)出了轉(zhuǎn)換效率為10～11%的有機(jī)薄膜太陽能電池，對兩家先行企業(yè)緊追不舍，形成了“第二陣營”。東麗就是其中一家，該公司最近宣布，利用高分子聚合物制成了轉(zhuǎn)換效率達(dá)到10.6%的有機(jī)薄膜太陽能電池。

Heliatek與三菱化學(xué)的有機(jī)薄膜太陽能電池采用低分子材料，制造時(shí)需要采用真空工藝；或者是采用涂布工藝，但也需要加熱到一定溫度。而東麗的太陽能電池可采用幾乎無需加熱的“非加熱涂布法”制造，目前，采用這種非加熱涂布法制成的太陽能電池已經(jīng)達(dá)到了10%左右的轉(zhuǎn)換效率。如果能夠采用“只需要涂布”的工藝來量產(chǎn)轉(zhuǎn)換效率為10%的太陽能電池，為社會(huì)帶來的沖擊也許會(huì)超過現(xiàn)在的“百萬瓦級(jí)太陽能電站”。

效率特性快速提高

從全球來看，開發(fā)這種高分子類太陽能電池的企業(yè)及研究機(jī)構(gòu)接連出現(xiàn)，形成了“第三陣營”。這些企業(yè)的太陽能電池轉(zhuǎn)換效率為8～9%，但在決定太陽能電池轉(zhuǎn)換效率的重要參數(shù)填充因子（FF）方面，不少企業(yè)的產(chǎn)品已經(jīng)達(dá)到了0.8左右的高值（英文資料、英文論文）。雖然0.8以上的FF已在高效率結(jié)晶硅型太陽能電池及GaAs類化合物太陽能電池上實(shí)現(xiàn)，但此前的有機(jī)薄膜太陽能電池的FF值達(dá)到0.6左右就已經(jīng)是比較高的了。比如，東麗的轉(zhuǎn)換效率為10.6%的太陽能電池的FF為0.641。

從最近的研究成果來看，好像也有有機(jī)材料的選擇和FF沒有必然的依賴關(guān)系、而是通過改進(jìn)元件構(gòu)造來實(shí)現(xiàn)高FF值的例子。假如東麗的太陽能電池在維持短路電流及開放電壓值不變的情況下FF值能達(dá)到0.8，那么其轉(zhuǎn)換效率就會(huì)達(dá)到13.2%，這一數(shù)值已接近部分結(jié)晶硅型太陽能電池。這樣看來，有機(jī)薄膜太陽能電池還有很大的發(fā)展余地。