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自2012年日本實施太陽能發(fā)電固定價格收購制度以來，日本的太陽能電池導入量大幅增加。以前太陽能電池主要是在住宅的房頂上設(shè)置，而最近以百萬瓦級光伏電站為代表，在大面積的平地等設(shè)置太陽能電池的事例越來越多。雖然太陽能電池的設(shè)置方式發(fā)生了變化，但也有沒變的地方。比如，太陽能電池依然是平板型。

把太陽能電池的形狀變成圓柱形，提高太陽能電池設(shè)置自由度，這是研發(fā)染料敏化太陽能電池的九州工業(yè)大學研究生院生命體工學研究科教授早瀨修二提出來的。這種電池可以垂直設(shè)置，能合理利用空間。記者就圓柱型染料敏化太陽能電池的優(yōu)點和研究目的，采訪了早瀨。

——染料敏化太陽能電池的研發(fā)目的是什么？

早瀨：從今后的供電情況來看，需要增加可再生能源、尤其是太陽能電池的使用。采用硅（Si）等無機半導體的太陽能電池需要在高溫下進行結(jié)晶生長，要使用真空裝置等，因此制造成本必然會升高。這樣就很難在所有的地方都普及太陽能電池。要想實現(xiàn)普及，需要成本更低，而且轉(zhuǎn)換效率高的太陽能電池。

我研究的染料敏化太陽能電池的特點是，能用涂布工藝制造，可以降低制造成本。材料成本也很有可能降低，而且有望實現(xiàn)高轉(zhuǎn)換效率。

——您的研發(fā)小組研究圓柱型染料敏化太陽能電池，在形狀方面很有特點。

早瀨：我的研發(fā)小組有兩個研究方針。一是研發(fā)新材料，提高染料敏化太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率。二是探索使用染料敏化太陽能電池的最佳形狀。圓柱型染料敏化太陽能電池是在第二個研究方針下開發(fā)出來的。

為擴大染料敏化太陽能電池的應用，我的著眼點是太陽能電池單元的封裝構(gòu)造。利用涂布工藝以較低溫度制造染料敏化太陽能電池雖然有望降低制造成本，但材料的穩(wěn)定性還有問題。由于是用涂布法制造，要先把材料溶到液體中。涂布這種材料制成的膜對水和氧的耐性往往較弱，會導致染料敏化太陽能電池的性能劣化。因此，防止水和氧進入太陽能電池單元內(nèi)的封裝非常重要。

雖然有好幾種封裝方法，但如果采用以往的對策，染料敏化太陽能電池的制造成本就會隨之上升，這是個難點。作為方法簡單而且能以低成本防止水和氧進入的方法，我開發(fā)出了圓柱型染料敏化太陽能電池。

——圓柱型的平面只有圓柱的兩端。與常用的平板型相比，太陽能電池單元的平面面積確實減小了。能減少水和氧從平面進入太陽能電池單元內(nèi)的源頭，所以才不容易劣化。

早瀨：制成圓柱型的重點是采用玻璃管。因為只用塑料封裝的話，成本會升高。

考慮封裝方法時很大程度上參考了熒光燈。熒光燈利用玻璃管和金屬等材料，用很低的成本實現(xiàn)了內(nèi)部密封。而且，熒光燈是大量生產(chǎn)的?？芍^是作為染料敏化太陽能電池參考的不二之選。

2013年，我們在牛尾電機的協(xié)助下，成功實現(xiàn)了圓柱型單元構(gòu)造的密封注）。我們開發(fā)的圓柱型染料敏化太陽能電池目前正在實施現(xiàn)場試驗。設(shè)置在實驗農(nóng)場的溫室內(nèi)，作為傳感器電源使用。圓柱型染料敏化太陽能電池長1m，豎著設(shè)置在溫室內(nèi)使用。太陽能電池單元每個長20cm左右，豎著連在一起形成了1m的長度。

注）該成果是在日本科學技術(shù)振興機構(gòu)（JST）“以有機材料為基礎(chǔ)的新電子技術(shù)開發(fā)”的研究課題中，作為“以靈活的浮動電極為核心技術(shù)的新太陽能電池領(lǐng)域開拓”中的一環(huán)實現(xiàn)的。

——轉(zhuǎn)換效率有多少？

早瀨：還只有6％左右。光看數(shù)字覺得非常低吧。不過，從一天的總發(fā)電量來看，圓柱型的特點會起到作用。

圓柱型的優(yōu)點是，發(fā)電量幾乎不會隨著光的入射角度而變動。從日出到日落，太陽一天的位置變化很大，因此陽光到達地上的角度也會變化。普通的平板型太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率會隨著陽光的入射角度而大幅變動。平面型針對垂直方向光線的發(fā)電量比圓柱型高，但隨著陽光的入射角度偏離垂直方向，發(fā)電量會大大降低，最終低于圓柱型。所以，從一天的總發(fā)電量來看，圓柱型要高于平面型。在9月份，估計圓柱型電池一天的總發(fā)電量是平板型的1.3倍。

上面說的圓柱型與平板型的比較是以太陽能電池水平設(shè)置這種普通的設(shè)置方法為前提。最近還出現(xiàn)了把太陽能電池設(shè)置在墻壁等垂直面上的例子。在垂直面上設(shè)置太陽能電池時，圓柱型與平板型一天的總發(fā)電量之差會擴大。在9月份，估計圓柱型一天的總發(fā)電量是平板型的2倍。