在光伏電池全球市場份額方面，中國企業(yè)迅速增長，日本企業(yè)的影響力日漸式微。要想重現(xiàn)往日輝煌，只有通過技術(shù)革新提高發(fā)電效率和降低生產(chǎn)成本。以光伏、光熱兩軍進(jìn)攻全球市場的行動(dòng)已全面展開。

世界各國都在加速可再生能源的利用。對于這方面的最尖端技術(shù)，本專輯將以《新能源“風(fēng)林火山”》為主題分4章進(jìn)行連載報(bào)道。第1章為“烈火篇”。介紹在全世界迅速推廣的太陽能光伏發(fā)電，和作為大規(guī)模發(fā)電的新勢力存在感日益增強(qiáng)的光熱發(fā)電。

 

深藍(lán)色的光伏電池板并排而列。如果提到太陽能光伏電池，可能很多人會想到這樣的畫面。但是，打破這一“常識”的新型太陽能光伏電池板已經(jīng)面世。

乍一看，這是一扇像彩色玻璃一樣有花紋的窗戶。上方的照片其實(shí)是名為色素增感型太陽能光伏電池的新型太陽能光伏電池。其色彩之所以十分鮮艷，是因?yàn)檎缙涿硎镜哪菢?，它可以利用色素使光能轉(zhuǎn)換成電能。由于形狀自由，因此還能制成可彎曲的光伏電池。

日本產(chǎn)官學(xué)三方正聯(lián)手迅速推進(jìn)以這種色素增感型光伏電池為代表的新一代太陽能光伏電池的研究開發(fā)。日本新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機(jī)構(gòu)（NEDO）等獨(dú)立行政法人，東京大學(xué)、東京工業(yè)大學(xué)等大學(xué)，夏普、東芝等企業(yè)，將向?qū)崿F(xiàn)低成本、提高發(fā)電效率發(fā)起挑戰(zhàn)。

面對中國光伏企業(yè)的崛起，日本要做的是“脫硅”

日本之所以采取簡直可稱為“全國總動(dòng)員”的體制來推進(jìn)研究開發(fā)，是因?yàn)樵?jīng)獨(dú)霸世界光伏電池市場的日本企業(yè)如今正逐步喪失影響力。

如果按企業(yè)來看光伏電池生產(chǎn)量，2005年，夏普、京瓷及三洋電機(jī)等日本企業(yè)名列前茅。然而，近幾年來日本企業(yè)卻一直屈居排名后位。取而代之的是已崛起的中國企業(yè)。

最大限度地利用較低的生產(chǎn)成本、通過迅速擴(kuò)大生產(chǎn)量和并購（M&A）增強(qiáng)了影響力的中國光伏企業(yè)，如今已開始席卷全球市場。

“如果這種狀況不改變，那么10年后光伏電池廠商可能會從日本消失吧……”

日本獨(dú)立行政法人物質(zhì)和材料研究機(jī)構(gòu)（NIMS）的新一代太陽能光伏電池中心主任韓禮元表示了危機(jī)感。韓禮元是上海出生的中國人，是在夏普研究所從事了10多年太陽能光伏電池研究開發(fā)的專家。正因?yàn)檎驹谀軌蚩陀^分析現(xiàn)狀的外國人立場上，所以他的話很有份量。

日本企業(yè)要想在太陽能光伏電池領(lǐng)域重新增強(qiáng)影響力，必須做些什么呢？關(guān)鍵是要通過技術(shù)革新改變“游戲規(guī)則”。

要通過降低生產(chǎn)成本、提高發(fā)電效率來拉開差距，則必須逐步向采用新的構(gòu)造和原材料的新一代太陽能光伏電池轉(zhuǎn)型。迄今太陽能光伏電池通常使用硅為原料，而現(xiàn)在日本產(chǎn)官學(xué)共同進(jìn)行研發(fā)的是不使用硅的技術(shù)。

多彩并柔軟可彎曲

目前在“脫硅”方面受到關(guān)注的技術(shù)大體可分為2種。1種是色素增感型太陽能光伏電池，另一種是有機(jī)薄膜型太陽能光伏電池。兩者的最大特點(diǎn)是，都不使用像硅那樣的高價(jià)材料，且無需真空、高溫的大規(guī)模設(shè)備。也就是說，可相應(yīng)地大幅降低生產(chǎn)成本。

在這里，分別就每種方式更具體地作些介紹。

色素增感型太陽能光伏電池的主要材料，是在化妝品和防曬用途方面也使用的氧化鈦，和具有在吸收光后釋放出電子的性質(zhì)的有機(jī)色素。當(dāng)電池受到光照后，吸附在負(fù)極的氧化鈦上的色素便釋放出電子。這些電子通過氧化鈦，從透明電極流向外部。

氧化后釋放出電子的色素通過電解液中的碘離子獲取對面電極供給的電子，然后恢復(fù)到原來狀態(tài)。這種通過電子流獲得電能的機(jī)理，想像一下植物的光合作用就會容易理解。

不像以往的太陽能光伏電池那樣是清一色的深藍(lán)，通過改變色素可以制造出多彩的太陽能光伏電池，這是色素增感型太陽能光伏電池所獨(dú)有的特點(diǎn)。就像索尼制成窗戶的試制品那樣，造型的自由度很高。

如果在基板中采用塑料原料，則可制造出既輕又可彎曲的太陽能光伏電池。“在窗戶等建材以及農(nóng)用塑料大棚方面的應(yīng)用值得期待”，日本物質(zhì)和材料研究機(jī)構(gòu)的韓禮元主任這樣說道。

不過，色素增感型太陽能光伏電池還存在著能源轉(zhuǎn)換效率較低的弱點(diǎn)。以往采用硅材料的太陽能光伏電池的發(fā)電效率，以電池單元為單位超過了20％。而色素增感型太陽能光伏電池，即便是采用黑色色素的高效率型號產(chǎn)品，發(fā)電效率也只有不到10％。目前色素增感型太陽能光伏電池與以往的太陽能光伏電池將會按用途各自擁有市場。

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