Cu-In-Se（CIS）型太陽(yáng)能電池迎來(lái)了重大轉(zhuǎn)機(jī)。與現(xiàn)在市場(chǎng)上最大的多晶硅型太陽(yáng)能電池相比，除了一直具有優(yōu)勢(shì)的價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力之外，在轉(zhuǎn)換效率方面也迎頭趕上，正在逐步實(shí)現(xiàn)反超。

在2005-2010年，CIS型以及CIGS類(lèi)太陽(yáng)能電池作為前景光明的新一代太陽(yáng)能電池，受到的期待與日俱增，世界上出現(xiàn)了幾十家風(fēng)險(xiǎn)企業(yè)。但其中的大多數(shù)沒(méi)能將實(shí)驗(yàn)室的開(kāi)發(fā)成果投入量產(chǎn)，已經(jīng)銷(xiāo)聲匿跡。最終跨越阻礙成功實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的，只有昭和殼牌石油的子公司Solar Frontier一家。

該公司的研發(fā)品在2015年12月創(chuàng)下了單元轉(zhuǎn)換效率22.3％的好成績(jī)（圖1），打破了多晶硅型太陽(yáng)能電池研發(fā)品的21.25％的最高紀(jì)錄。雖然產(chǎn)品的模塊轉(zhuǎn)換效率還只有13％左右，但該公司表示，2016年內(nèi)將供應(yīng)效率達(dá)到15％左右的產(chǎn)品，在2018年之前，將能夠供應(yīng)效率為16～17％，超過(guò)大多數(shù)多晶硅型太陽(yáng)能電池的產(chǎn)品。



另一方面，在降低制造成本的競(jìng)爭(zhēng)中，Solar Frontier已經(jīng)躋身世界前列，已實(shí)現(xiàn)了平均1W額定輸出功率僅50美分（約6萬(wàn)日元/kW）的低成本。近期還將降低到40美分或更低的價(jià)格，目標(biāo)是使價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力達(dá)到世界第一。

對(duì)于其他CIGS類(lèi)太陽(yáng)能電池開(kāi)發(fā)企業(yè)未能跨越的門(mén)檻，Solar Frontier是如何跨過(guò)的？該公司為今后實(shí)現(xiàn)飛躍制定了怎樣的戰(zhàn)略？就此，該公司董事副社長(zhǎng)執(zhí)行董事首席技術(shù)官栗谷川悟接受了記者的采訪(fǎng)。（采訪(fǎng)人：野澤哲生）

——第一個(gè)問(wèn)題是，在大多數(shù)CIGS類(lèi)太陽(yáng)能電池廠(chǎng)商逐漸銷(xiāo)聲匿跡的情況下，貴公司為什么能成功邁過(guò)量產(chǎn)的門(mén)檻？

一個(gè)原因是，從研發(fā)階段開(kāi)始就以量產(chǎn)為前提進(jìn)行開(kāi)發(fā)。其他公司是先在實(shí)驗(yàn)室里開(kāi)發(fā)出設(shè)計(jì)理想的元件，然后再著手開(kāi)發(fā)量產(chǎn)技術(shù)。

還有一大因素，是我們采用了“硒化法”這種當(dāng)時(shí)很少有人采用的活性層制造工藝。其他公司大多采用同時(shí)蒸鍍法，或者源于印刷的制造方法，都失敗了。重視在制造現(xiàn)場(chǎng)的開(kāi)發(fā)這一點(diǎn)也功不可沒(méi)。具體來(lái)說(shuō)，我們與愛(ài)發(fā)科等裝置廠(chǎng)商合作開(kāi)發(fā)了大部分的制造裝置。

最后一個(gè)原因是人才。在日本的眾多半導(dǎo)體廠(chǎng)商和家電廠(chǎng)商陷入經(jīng)營(yíng)困難的情況下，我們網(wǎng)羅到了許多優(yōu)秀人才。這為設(shè)在宮崎縣的年產(chǎn)量達(dá)到900MW的國(guó)富工廠(chǎng)實(shí)現(xiàn)設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)作出了巨大貢獻(xiàn)。

——現(xiàn)在的制造成本只有大約50美分/W，這是怎么實(shí)現(xiàn)的？貴公司為什么認(rèn)為成本還能降低？

現(xiàn)在的制造成本是研究豐田汽車(chē)的制造工藝，然后在國(guó)富工廠(chǎng)實(shí)踐的結(jié)果。通常的半導(dǎo)體和顯示器生產(chǎn)線(xiàn)，是以“Cassette”為單位劃分。這雖然對(duì)于變更的靈活度比較高，但在生產(chǎn)效率上存在課題。而國(guó)富工廠(chǎng)不惜犧牲部分靈活性，也要追求生產(chǎn)效率。生產(chǎn)線(xiàn)像汽車(chē)的生產(chǎn)線(xiàn)一樣，從頭至尾幾乎一氣呵成。這只有各道工序的節(jié)拍時(shí)間一致才能夠做到。

但是因?yàn)殪`活性低，量產(chǎn)中得到的改進(jìn)經(jīng)驗(yàn)沒(méi)能反映到生產(chǎn)線(xiàn)中，而是積累了下來(lái)。通過(guò)在國(guó)富工廠(chǎng)和2016年投產(chǎn)的東北工廠(chǎng)采用這些經(jīng)驗(yàn)，便有望實(shí)現(xiàn)40美分/W的低成本。

舉例來(lái)說(shuō)，以前國(guó)富工廠(chǎng)生產(chǎn)1個(gè)產(chǎn)品需要24～26個(gè)小時(shí)。而新生產(chǎn)線(xiàn)為6～8小時(shí)，只有原來(lái)的1/3。這是通過(guò)使部分剩余的批處理絕大多數(shù)成為在線(xiàn)處理、減少各道工序的節(jié)拍時(shí)間、提高各種裝置的能力等實(shí)現(xiàn)的。而且，我們還對(duì)人員配置和空間進(jìn)行了優(yōu)化，生產(chǎn)時(shí)消耗的能源也減少了30％。

在制造成本上與我們展開(kāi)競(jìng)爭(zhēng)的美國(guó)第一太陽(yáng)能公司（First Solar）和中國(guó)的大型太陽(yáng)能電池廠(chǎng)商已經(jīng)完成了工廠(chǎng)初期投資的折舊。而國(guó)富工廠(chǎng)到2018年才能完成折舊。到那個(gè)時(shí)候，制造成本應(yīng)該還會(huì)大幅降低。

——轉(zhuǎn)換效率也在提高，這是怎么實(shí)現(xiàn)的？今后效率能提高到什么水平？

CIS型太陽(yáng)能電池的活性層在材料和晶體質(zhì)量，以及制造工藝等方面與過(guò)去沒(méi)有太大的變化。改變的只是活性層的厚度、材料的成分和配置。

高效率的單晶硅太陽(yáng)能電池需要高精度的圖案形成和離子注入技術(shù)，需要昂貴的制造裝置。而我們沒(méi)有依靠昂貴的裝置和昂貴的工藝，而是運(yùn)用智慧和經(jīng)驗(yàn)提高了轉(zhuǎn)換效率。

最近，我們又多了仿真這個(gè)強(qiáng)力武器。過(guò)去要靠經(jīng)驗(yàn)反復(fù)摸索，現(xiàn)在則可以通過(guò)仿真實(shí)現(xiàn)想要的性能。最近的22.3％就是仿真的成果。

轉(zhuǎn)換效率還有很大的提升空間。比如說(shuō)，提高光利用效率的單元表面加工等技術(shù)在晶體硅太陽(yáng)能電池中司空見(jiàn)慣，而我們還沒(méi)有使用。即便沒(méi)有技術(shù)突破，通過(guò)使用這些現(xiàn)有的精細(xì)技術(shù)，也能將轉(zhuǎn)換效率提高到接近26％。在這種情況下，與高效率的單晶硅太陽(yáng)能電池根本構(gòu)不成“競(jìng)爭(zhēng)”。這是因?yàn)槲覀兊奶?yáng)能電池不使用昂貴的工藝，制造成本一直很低。

——在今后的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中，貴公司有那些希望改變的地方？

作為能源公司，我們的目標(biāo)是進(jìn)一步降低光伏發(fā)電的成本，使光伏發(fā)電成為每個(gè)人都能使用、貼近生活的電力來(lái)源。應(yīng)該能夠大幅超越發(fā)電成本與現(xiàn)有電價(jià)相當(dāng)?shù)?ldquo;電網(wǎng)平價(jià)”。

為此，我們今后也會(huì)考慮采用開(kāi)放的戰(zhàn)略。首先要向仍在堅(jiān)持生產(chǎn)CIGS類(lèi)太陽(yáng)能電池的廠(chǎng)商等發(fā)出邀請(qǐng)，增加生產(chǎn)同類(lèi)型太陽(yáng)能電池的伙伴。因?yàn)檫@樣可以共享知識(shí)，提高技術(shù)開(kāi)發(fā)的速度，還能通過(guò)降低裝置的價(jià)格和共同采購(gòu)材料降低成本。

1986年進(jìn)入昭和殼牌石油公司，之后一直從事太陽(yáng)能電池業(yè)務(wù)的研發(fā)。1991～1993年作為客座研究員，在技術(shù)合作伙伴美國(guó)西門(mén)子太陽(yáng)能工業(yè)（Siemens Solar Industries）開(kāi)發(fā)CIS型太陽(yáng)能電池。1998年調(diào)往日本NEDO。2001年回到昭和殼牌石油中央研究所開(kāi)發(fā)CIS型太陽(yáng)能電池的量產(chǎn)技術(shù)。2010年4月就任Solar Frontier技術(shù)本部長(zhǎng)（CTO），同年8月就任執(zhí)行董事。2012年3月開(kāi)始擔(dān)任董事專(zhuān)務(wù)執(zhí)行董事技術(shù)本部長(zhǎng)，2013年4月就任董事專(zhuān)務(wù)執(zhí)行董事，2014年8月起任現(xiàn)職。