日本新能源技术开发近况

田野

太阳能发电

　　根据1994年日本政府制定的“新能源计划”，到2000年日本太阳能发电应达到400兆瓦，2010年应达到4600兆瓦。
　　日本将研究开发的重点放在低成本大规模生产技术的开发方面，以促进太阳能发电实用化进程。目前研究重点主要集中在大面积薄膜非晶硅、CdTe电池、CIS电池的制造技术，Ⅲ－V族化合物半导体高效光电池，非晶硅及结晶硅混合型薄膜光电池，多晶硅低成本精炼技术开发等方面。
　　1.非晶硅薄膜光电池
　　由于非晶硅(a－Si)是直接转换型半导体，光的吸收率大，较易于制成厚度0.5微米以下，面积1平方米以上的薄膜，并且容易与其他原子结合制成对近红外高吸收的非晶硅锗(a－SiGe)集层光电池，是目前日本光电池开发的主攻方向之一。现已开发了集层结构型、连续分离成型、激光布线成型等方法，其中10厘米×10厘米初期转换率达12.0％，1平方厘米a－Si/a－SiGe集层光电池的稳定后效率10.6％，均为世界最高水平。由三洋电机开发的大面积a－Si/a－SiGe电池(30厘米×40厘米)稳定后效率达9.5％，此成果获得第14届欧洲太阳能发电会议奖。
　　2.非晶硅和多晶硅混合薄膜光电池
　　由于非晶硅和多晶硅对太阳光谱的敏感区域不同，将两种材料做在同一基板上，可以充分发挥特长，得到与结晶硅相近的转换率。并且因为是硅薄膜材料，可节省资源有利于环保，是下一世纪最有前途的薄膜电池之一。
　　日本钟渊化学公司现已开发出尺寸为910毫米×455毫米、转换效率达10.6％，下层膜厚度为数微米的超薄薄膜电池。poly－Si单膜的光电池也得到10.7％的转换效率，均为世界最高记录。
　　3.CIS光电池的技术开发
　　由日本昭和石油(株)负责开发的CIS光电池使用了溅射法和退火处理制作p型光吸收层，并且加入了镉和硫磺调整其吸收率提高电池效率。现已作出以普通玻璃为基板的10厘米×10厘米CIS光电池，其效率为14.2％。日本拟在1999年开发出效率为13％、单元面积30厘米×30厘米、出厂价140日元/瓦(年产100兆瓦规模)的大规模生产技术。
　　4.CdTe高效光电池　
　　以松下电工为主的日本公司于1987年已用涂布烧结法制成CdS/CdTe一般民用电池，效率为8.7％。之后又开发出接近升华法，1平方厘米的转换效率达16.0％，创造世界最高记录。并且在大面积(882平方厘米单元)获得10.4％的效率。
　　5.硅熔融精炼技术　
　　该技术是用普通高纯度金属硅(99％)为原料，经除磷及其他金属不纯物的第一工序和除硼、除碳第二工序后制成高纯度电池用硅。在第一工序中用电子束连续溶解块状金属硅，利用局部高温先将磷蒸发掉，然后在第二工序中通过加氢或水蒸气电子束溶解让硼及碳与氧产生氧化反应，使硼的浓度降至0.2massppm。现日本已制成20公斤工业规模装置，用此种方法制出的硅片在100毫米×100毫米×0.35毫米的条件下获得14.6％的效率。

地热资源利用

　　1997年日本地热发电的装机容量合计为542.3兆瓦，排位世界第四。1997年度日“新阳光计划”关于地热开发利用方面的研究预算为31亿日元。目前日本地热利用技术的研究重点主要集中在以下四方面：地热资源的普查；钻井、采样方面的研究；地热发电系统的研究；高温岩体发电技术的研究。

大型风力发电机组

　　主要开发单机容量500千瓦的三翼刚性构造风力机组及集合型风力机组群有关技术。目前在风力资源较好的地区风力发电的经济性已十分接近实用水平。1997年度风力发电的研究预算为4.6亿日元。

氢能利用技术

　　此项研究的目的是最终确立世界规模的氢运输、储存、制造、燃烧技术。此项目从1993年开始实施，计划分三期进行，到2020年完成整个体系的研究工作。1997年度此项目的投资强度为22.1亿日元。
　　作为第一期研究计划(1993?/FONT>1999)将要完成500兆瓦能源效率达60％以上的氢汽轮机工业化水平试验；完成能源转换效率90％以上的固体高分子电解质水电解法制氢技术研究；完成300吨/日氢液化设备、20万平方米级运输船、25万平方米级储存系统；储氢合金分散运输系统、液氢用低温材料、2000℃高温材料等基础技术的研究工作。