“印刷”制造太阳能电池,衣服也可发电 并非天方夜谭

来源:日经BP 发布时间:2012-07-04 08:55:34
2011年4月,日本三菱化学公司宣布,作为新一代太阳能电池有待实现实用化的“有机薄膜太阳能电池”实现了9.2%的能源转换效率,达到全球最高值。


三菱化学有机薄膜太阳能电池(OPV)事业推进室室长星岛时太郎
该公司有机薄膜太阳能电池的特点在于,可利用印刷技术进行高效率生产。或许在不久的将来,便可通过房间壁纸、窗帘、汽车车身及衣服等进行光伏发电。

“在不久的将来,除了屋顶之外,或许能够通过家中的墙面、房间壁纸、窗帘、汽车车身和衣服等许多东西进行光伏发电”,三菱化学执行董事、有机薄膜太阳能电池(OPV)事业推进室室长星岛时太郎这样说道。

能源转换效率为9.2%

以福岛第一核电站事故为契机,人们对自然能源\特别是光伏发电的期待日益高涨。在这种情况下,2011年4月,三菱化学宣布,作为“新一代太阳能电池”有待实现实用化的“有机薄膜太阳能电池”实现了9.2%的能源转换效率,达到全球最高值。

星岛介绍说:“该消息也出现在了美国的《科学)》 杂志上。能够将能源转换效率从此前的最高值8%左右一举提高1%,海外研究人员对此也非常吃惊。”

目前设置于家中屋顶上的太阳能电池板大多是无机类“结晶硅太阳能电池”。由于价格较高,因此普及进展较慢。其中最大的原因在于原料要使用高纯度硅。而且,日本目前在硅的采购方面全部需要从中国进口,面临资源外交风险这一课题。

因此亟需开发使用低价格、资源外交风险低原料的新一代太阳能电池。目前,作为其主流,全球各国都在快速推进有机类太阳能电池的研发。

轻薄可弯曲


三菱化学开发的有机薄膜太阳能电池
有机类太阳能电池正如其名字一样,是指以碳等有机物为材料制成的太阳能电池。现在大体分为“色素增感型太阳能电池”及“有机薄膜太阳能电池”两种。 三菱化学目前正在推进研发的是后者。特别是有机薄膜太阳能电池,使用易于采购的原料,与原来的结晶硅太阳能电池相比,可降低生产成本。而且,因为具备轻薄可弯曲等特点,所以应用范围较广,可根据多种设计进行加工。

有机类太阳能电池方面,作为主要原料的有机物掌握着提高性能的关键。因此,近几年来,为了将自己公司多年积累的材料相关知识及技术应用于太阳能电池,住友化学、三井化学、东丽和东洋纺等材料厂商相继涉足该市场。三菱化学也是其中之一。

以前的课题是能源转换效率仅为5%左右,产品寿命较短。因此,为了进一步提高能源转换效率、延长产品寿命,许多企业和研究机构展开了激烈竞争。在这种情况下,三菱化学发布了“能源转换效率实现9.2%”的试制品。

星岛称:“如果能够将能源转换效率提高到10%,就能下决心投入实用。通过此次的成功,预计能够在2012年实现实用化。”

星岛又补充道:“不过,本公司有机薄膜太阳能电池的真正价值并不在于能源转换效率较高,而是在于可利用印刷技术的制造方法。”

可在薄膜基板上印刷制造

此前作为有机薄膜太阳能电池的制造方法,一般采用的是“真空蒸镀法”。真空蒸镀法的缺点在于,由于需要大型制造装置,因此生产成本较高,而且难以实现较大的面积。

相对于此,三菱化学开发的产品可通过在薄膜基板等上进行印刷,简单地制造出来。因此,制造装置比较小,可进行大量生产。也易于实现较大的面积。

这样一来,就连“通过房间壁纸及窗帘进行发电”等也开始带有现实意味。


连续涂布(卷对卷)制膜工艺介绍

使采用印刷技术的制造方法成为可能的,是该三菱化学开发的有机半导体材料。

有机薄膜太阳能电池需要使用两种有机半导体材料。一种是受到光的照射会释放出电子的“p型有机半导体”。另一种是可获取电子并传输给电极的“n型有机半导体”。

在三菱化学开发的有机薄膜太阳能电池中,p型有机半导体使用的是被称为“四苯并卟啉(Tetrabenzoporphyrin)”的有机物,而n型有机半导体使用的是“富勒烯衍生物”。富勒烯衍生物是指在由60个碳原子构成的足球状分子富勒烯上嵌入有机分子的化合物。

利用与“有机EL”相反的物理现象

四苯并卟啉实际上是2006年由当时还是三菱化学控股集团的三菱化学与爱媛大学理工系名誉教授小野升,作为有机EL和电子纸的驱动薄膜晶体管材料开发而成的。由于半导体特性恰好与有机薄膜太阳能电池的条件一致,因此便开始应用于太阳能电池。顺便一提,有机薄膜太阳能电池利用的是与通电后发光的“有机EL”材料相反的物理现象。

其中,三菱化学着眼于四苯并卟啉所拥有的两个特性。一个特性是,虽然不溶于有机溶剂,但作为其前一阶段物质的“前驱体”溶于有机溶剂。另一个是,如果加热前驱体,在180度左右会形成结晶,这样形成的四苯并卟啉薄膜具有良好的半导体特性,平面性也比较出色。

如果使四苯并卟啉的前驱体溶于有机溶剂变成墨水状,然后涂布到薄膜基板上进行加热,也许就能简单地制造出有机薄膜太阳能电池。

拥有这种想法的三菱化学开发团队与东京大学研究生院理学系研究科教授中村荣一等共同开始研发有机薄膜太阳能电池。


如果用150~180度的高温加热四苯并卟啉的前驱体,就会显示出半导体特性。

在共同研究过程中,东京大学新开发出了富勒烯衍生物,以高效率获取四苯并卟啉所释放出的电子。

于是,2007年,三菱化学与东京大学共同通过在薄膜基板上涂布四苯并卟啉低分子有机半导体材料并进行加热,成功制造出了有机薄膜太阳能电池,这在全球尚属首次。

在开发成功之后,三菱化学2008年4月把有机薄膜太阳能电池定位为该公司的“七大扶植业务”之一,开始全面致力于实现有机薄膜太阳能电池的实用化。

从2009年4月起,在东京大学研究生院理学系研究科的协助下,三菱化学开设了为期3年的社会合作讲座“光电转换化学讲座”。通过改良有机半导体材料及改进光学设计,稳步提高了能源转换效率。并于2011年4月实现了9.2%的能源转换效率。

星岛充满自信地说:“作为实现有机薄膜太阳能电池高性能化的里程碑,本公司提出了使能源转换效率在2010年达到10%、2015年达到15%、2020年达到20%以上的目标。目前基本按计划顺利推进。”

力争2012年实现实用化

今后,三菱化学计划通过进一步提高四苯并卟啉制造技术水平,使之能够吸收波长范围更广的光,提高能源转换效率。另外,还将改良富勒烯衍生物、开发元件技术、确立采用在薄膜基板上涂布有机半导体材料并进行加热的“连续涂布(卷对卷)制膜工艺”的制造方法、完善制造工厂等,力争在2012年实现实用化。产品寿命目前为10年以上,完全可应对实用化。

星岛表示:“并且领先于其他公司尽早开拓新一代太阳能电池市场也是本公司面临的较大课题。因此,现在我们还在致力于非晶硅太阳能电池的产品开发。”

非晶硅太阳能电池是与有机薄膜太阳能电池同样的薄膜型太阳能电池。除了可共用部分生产线之外,市场也相同。因此,三菱化学打算使目前正在大力发展的非晶硅太阳能电池市场成为开拓有机薄膜太阳能电池市场的立足点。
责任编辑:zhanlei
索比光伏网&碳索光伏版权声明:

本站标注来源为“索比光伏网”、“碳索光伏"、"索比咨询”的内容,均属www.solarbe.com合法享有版权或已获授权的内容。未经书面许可,任何单位或个人不得以转载、复制、传播等方式使用。

经授权使用者,请严格在授权范围内使用,并在显著位置标注来源,未经允许不得修改内容。违规者将依据《著作权法》追究法律责任,本站保留进一步追偿权利。谢谢支持与配合!

推荐新闻
注册资本755万元,三峡成立新能源公司来源:企查查 发布时间:2026-10-16 09:11:54

近日,三峡新能源发电(青岛)有限公司正式成立,注册资本为755万元。该公司注册地为青岛,主营业务涵盖风力发电技术服务、太阳能发电技术服务等新能源领域相关服务。股权结构显示,其由三峡能源(中国三峡新能源(集团)股份有限公司)与汉缆股份共同出资设立,其中三峡能源持股99%,处于绝对控股地位,汉缆股份为参股方。此次新设公司是三峡能源在山东区域拓展新能源技术服务布局的重要举措,旨在依托集团在清洁能源领域的资源与技术优势,进一步延伸产业链服务环节,强化对风电、光伏等可再生能源项目的本地化技术支持能力。

11月2日正式发布 AD/CVD 征税令——美国裁定印度、印尼、老挝光伏产品构成实质损害来源:TaiyangNews 发布时间:2026-10-16 08:49:59

美国国际贸易委员会(USITC)于2026年作出最终裁定,认定从印度、印度尼西亚和老挝进口的太阳能电池及光伏组件对美国本土产业造成实质性损害。该裁决基于美国光伏制造贸易联盟(AASMT)2025年7月提交的请愿书,并继美国商务部(DOC)同年9月确认上述三国产品存在倾销与补贴行为后作出。据此,DOC将于2026年11月2日正式发布反倾销与反补贴(AD/CVD)征税令,税率依国别和企业而异,海关将同步开始征收现金保证金。此举标志着美国光伏贸易救济范围继柬埔寨、马来西亚、泰国、越南之后,进一步扩展至印、印尼、老挝三国。AASMT同时正推动针对埃塞俄比亚组装、含中国零部件光伏产品的调查,并联合其他联盟应对韩国等地可能存在的关税规避行为。(199字)

江山控股2026年1至9月总发电量达221,956兆瓦时来源:江山控股 发布时间:2026-10-13 17:22:37

江山控股有限公司(港交所代码:295)公布了其2026年1至9月的太阳能电站运营数据:期内集团总发电量为221,956兆瓦时,较2025年同期的238,787兆瓦时下降约7.1%。该数据基于集团现有电站的初步营运统计,反映的是同一组电站(即“同站”)的对比结果,剔除了新增或退出电站的影响。截至2026年9月30日,集团并网运营的太阳能电站总装机容量为300兆瓦。文章旨在披露公司阶段性发电表现及装机规模,未说明发电量同比下降的具体原因,亦未涉及财务业绩或其他业务进展。

广东韶关加快推进分布式光伏发电项目“四可”接入改造工作来源:广东省韶关市发展和改革局 发布时间:2026-10-13 09:58:57

韶关市发改委印发通知,全面推进分布式光伏发电项目“可观、可测、可调、可控”(简称“四可”)接入改造工作,落实国家《分布式光伏发电开发建设管理办法》(2025年7号文)要求。通知明确:新建项目自文件印发之日起须选用符合“四可”技术规范的设备,未达标者不予并网;存量项目分类分批改造——装机400千瓦及以上项目须于2026年12月15日前完成,400千瓦以下项目延至2027年12月15日前完成,自然人户用项目则按电网实际需求有序推进。通知还细化了投资界面划分,明确项目投资主体与电网企业在设备建设及运维中的责任,并对市、县发改部门及电网企业的统筹协调、台账管理、进度督导和日常巡检等职责作出具体部署。(199字)

大唐发电在福州成立新能源公司来源:企查查 发布时间:2026-10-13 09:03:32

大唐(福州长乐)新能源有限公司近日在福州成立,注册资本3000万元,法定代表人为王辉。该公司主营业务涵盖发电、输电、供(配)电及供电业务,并开展新兴能源技术研发与太阳能发电技术服务。股权结构显示,其由大唐发电旗下两家子公司——福建大唐国际新能源有限公司和福建大唐能源营销有限公司共同出资设立,系大唐发电在福建省布局新能源产业的重要举措。该公司的成立标志着大唐发电进一步拓展区域清洁能源投资与运营业务,强化在东南沿海地区的新能源项目开发能力,助力集团绿色低碳转型战略落地。

国家能源集团、国电电力成立新能源公司,含太阳能发电业务来源:企查查 发布时间:2026-10-13 08:48:19

近日,国能(邢台信都区)新能源有限公司正式成立,注册资本1.2亿元,法定代表人为张立敏。该公司主营业务涵盖太阳能发电、风力发电、生物质能等可再生能源技术服务,同时包括热力生产与供应、节能管理服务等综合能源服务内容。股权结构显示,该公司由国能河北新能源发展有限公司全资控股;而后者则由国家能源集团旗下的河北电力有限公司与国电电力共同出资设立。此次新公司成立,是国家能源集团与国电电力深化协同、整合区域新能源资源的重要举措,旨在拓展冀南地区清洁能源开发与运营能力,推动太阳能等可再生能源项目的落地实施。(198字)

横店东磁申请太阳能电池的制备方法专利,降低接触电阻来源:金融界 发布时间:2026-10-12 06:00:37

横店集团东磁股份有限公司于2026年6月向国家知识产权局申请了一项名为“太阳能电池的制备方法”的发明专利(公开号CN122892299A)。该专利聚焦于优化太阳能电池结构,通过在基底层受光面和/或背光面构建具有区域差异化的掺杂半导体层,使接触区表面凸起且掺杂浓度高于相邻非接触区,或在背光面交替设置两类掺杂层作为接触区,再配合电极制备。其核心技术创新在于实现局部精准调控,从而有效降低金属电极与半导体之间的接触电阻,进而提升电池的开路电压与短路电流。作为国内光伏与磁性材料领域的重要企业,横店东磁长期布局技术研发,截至当前已累计拥有专利2911项。(199字)

100MW光储项目备案失效!来源:海南文昌市营商环境建设局 发布时间:2026-10-12 05:46:21

海南文昌市营商环境建设局于2025年9月12日宣布,取消“盛势文昌华侨农场100MW渔光互补+储能光伏发电项目”的备案,理由是该备案属越权审批。该项目装机容量达100MW、占地约2000亩,采用渔塘水面建设的渔光互补模式,属于集中式光伏项目,不适用分布式光伏备案政策。依据海南省发改委琼发改能源〔2025〕440号文,此类项目须按集中式管理;又据琼发改能源〔2022〕12号文,集中式光伏项目备案权限在省发改委,县级部门无权受理。为此,文昌市营商局已在线平台撤销备案,并电话告知项目方海南盛势清洁能源有限公司,要求其按规定向省发改委重新申报,以保障项目合规推进。

比亚迪取得光伏组件及太阳能专利,提升了发电效率来源:金融界 发布时间:2026-10-10 10:18:26

比亚迪股份有限公司近日获得一项名为“一种光伏组件及太阳能”的实用新型专利(授权公告号CN224843691U),该专利于2025年7月提交申请。专利核心在于优化光伏组件的内部结构:通过将汇流条直接设置在层压件表面,并使其与层压件表面的焊丝实现电连接,从而提升电流汇集与传输效率。这一设计减少了传统布线对有效受光面积的占用,使电池片在层压件内可更紧凑、合理地布置,进而提高单位面积的光电转换效率。该技术属于光伏组件结构改进范畴,旨在增强太阳能发电系统的整体性能。

大面积钙钛矿太阳能电池光电转换效率创新高来源:科技日报 发布时间:2026-10-10 09:52:29

澳大利亚新南威尔士大学与UtmoLight公司合作,成功研制出面积达676平方厘米(30 cm × 30 cm)的大面积钙钛矿太阳能电池,实现23.5%的光电转换效率,刷新世界纪录。该成果证实钙钛矿技术在放大尺寸后仍能保持高效率,显著提升了其规模化制造与产业化应用前景。研究通过材料创新与工艺优化,取消了易引发不稳定的氧化镍层,简化制程并提升性能。团队下一步将试制2.8平方米的全尺寸商用组件,验证更大面积下的可行性。尽管钙钛矿在成本与光谱利用(如与硅基电池叠层)方面优势突出,但其在湿热环境下的稳定性、大面积均匀性控制及长期可靠性仍是产业化亟待突破的关键挑战。(199字)

印度ALMM太阳能电池产能超37吉瓦来源:光伏情报处 发布时间:2026-10-10 09:45:10

印度新能源和可再生能源部(MNRE)最新更新《型号与制造商核准名录》(ALMM)第二部分,新增529兆瓦单晶硅PERC太阳能电池产能,使全国ALMM登记的太阳能电池总产能达37393兆瓦(即37.393吉瓦)。其中,Premier Energy Photovoltaics新增产能后,其PERC电池总登记产能升至2454兆瓦,并新增1358兆瓦G12R N型TOPCon电池产能,整体登记产能达3812兆瓦。此前,Jupiter Solar Tech和Renusol India亦分别扩充了N型TOPCon电池产能。ALMM-II对公用事业级项目设定了2025年8月31日的执行截止期,但净计量及开放接入式项目豁免期延至2026年12月31日。此外,MNRE已于2026年3月启动ALMM第三部分,将硅锭、硅片纳入监管,计划自2028年6月1日起强制实施,前提是至少三家独立硅片制造商完成登记且合计产能达15吉瓦。