2月29日清晨通往有明國際展覽會場的通道上便擠滿了冬衣厚重的長長人龍，擁擠雜沓的人潮紛紛從臨海線、海鷗號車站湧入這場包括太陽光電、二次電池、氫能燃料電池、智慧電網、綠建築和環保住宅等七項大展的World Smart Energy Week 2012會場。這場由日本最大專業辦展公司Reed Exhibitions公司所主辦的國際能源盛事，就在大雪紛飛中熱鬧隆重揭開序幕。今起(2/29)一連三天，將提供能源業界相互交流、洽商的平台，並以246場精心規劃的演講會和技術研討會，提供最新的國際發展趨勢與技術新知。材料世界網/工業材料雜誌編輯群將在現場為您提供第一手最即時的現場報導，關心太陽光電、二次電池等能源議題的朋友，敬請鎖定材料世界網的電子報和工業材料雜誌特別報導。
圖一、World Smart Energy Week 2012在大雪紛飛的東京隆重揭開序幕
第5屆國際太陽光電展(PV-EXPO 2012)現場巡禮
第5屆國際太陽光電展(PV-EXPO 2012)日本的主要參展廠商包括Sharp、Kyocera和三菱電機等大廠；而在台灣方面，知名大廠如茂迪、昱晶、新日光、旺能、益通、友達(掛BenQ品牌)、元晶及碩禾等公司亦都出席參展，其中友達及元晶(TSEC)並以極顯目的攤位來和上述大廠一爭長短。此外，韓國的現代重工也投下重資，花大本錢展出。
圖二、友達(BenQ)的展示攤位
圖三、元晶(TSEC) 的展示攤位
在我國外貿協會籌組下，太陽光電部分亦成立台灣展示專區，主要展出廠商有矽薄膜廠商的旭能光電及富陽光電等。此外，永光化學亦展出了染料敏化太陽電池(DSSC)相關的原材料。大陸的大廠包括尚德、天合、晶澳等也以極大的展場呈現其實力。
屋頂型(Roof-Top)太陽電池的安裝及設計為本屆焦點
本屆PV-EXPO的特色歸納起來就是屋頂型(Roof-Top)太陽電池的安裝及設計。主要的原因要由過去幾年太陽光電產業發展談起。自2008年金融海嘯以來，矽晶太陽電池價格崩盤，導致薄膜太陽電池成本過高而無法與矽晶太陽電池競爭。但矽晶太陽電池的降價並不因此而停止。2011年受到歐債的影響，支撐市場的主要潛力國家如義大利、希臘在太陽光電的安裝停滯不前，導致整個太陽光電市場成長趨緩，供過於求，每家公司都有大量的庫存。
2011年3月11日，日本受到大海嘯的影響，核能已經無法穩定的供電，加上太陽光電系統安裝成本大幅下降，日本政府乃重新啟動新的補貼政策，大力提供百姓對於獨立型(防災型) 太陽光電系統安裝優惠的補貼，因此民眾裝置太陽光電系統的誘因大幅提升，特別是屋頂型的系統。如此導致本屆PV-EXPO展覽的特色，多強調太陽光電的系統整合(System Integration)，或是所謂的Total Solution，因此多家日本及美國廠商(包括薄膜型的Global Solar及Uni-Solar)，均特別強調屋頂型的系統安裝及施工方法。
台灣廠商歷經去年的低潮後，受到美國對大陸「雙反」政策及日幣升值的影響，因此有些代工的訂單紛紛由大陸及日本轉單到台灣，加上德國匯率調降前的安裝潮，使得台灣太陽光電產業在今年初漸有起色，不過仍以清庫存為主。由PV-EXPO 2012展場台灣廠商的曝光度來看，可以預測今年太陽光電產業將逐漸回春。
PV-EXPO 2012除了矽晶太陽電池的展出外，大家所關注的下世代太陽電池，包括銅銦鎵硒薄膜太陽電池(CIGS)、染料敏化太陽電池(DSSC)及有機導電高分子(OPV)等都有廠商展出，但數量不多。展出CIGS的大廠主要有日本的Solar Frontier、德國的manz及美國的Global Solar，特別是Global Solar也展示在屋頂上安裝的設計，宣稱其具有輕量化、高效率及防颱之設計。DSSC展出的廠商以澳洲的DYESOL為主，主要在於展示未來太陽電池新穎的設計與應用。美國的KONARKA主要呈現OPV的成果，不論是DSSC或OPV，其共同的特色為多彩、圖案化及可撓曲性。
圖四、Global Solar的屋頂型架設CIGS太陽光電模板
圖五、KONARKA的可撓曲模組
第3 屆日本國際二次電池展(BATTERY JAPAN 2012)台灣廠商展活力
本次的Battery Japan在台灣區電電公會的籌組之下，共有八家廠商赴日參展。其中，創立於1984年的承德科技公司，過去二十年一直專注於直流電源控制及二次電池應用領域相關的研究，近年來其鋰電池相關各項技術發展及應用範圍不斷擴大，目前已由3C移動電源的應用，逐步擴展到E-bike、E-motor、HEV、EV、UPS及大型儲能電源等範疇。
2010年承德科技開發完成MCL及MCP系列產品，主要應用於大容量單體電芯的研發及生產，為本次展會重要產品指標。MCL、MCP系列產品的各項技術水準，運用台灣IT產業優勢及電力電子整合技術，不論軟體(數據解析)、硬體(高精準度)等功能均發揮極致，為高性價比產品。據云，該公司產品已陸續進入日本市場，近期也成為日本一線電芯廠的合格設備供應商。
圖六、承德科技展出大容量單體電芯研發及生產測試設備
群力電能為首次參展，產品以家用儲能應用為訴求。受去年311大地震及隨後電力供應不穩定的衝擊之後，儲能應用受到普遍的關注，雖然本次看展的來賓多以工業用途為主，但群力的家用型模組化備用電力系統，仍受到相當程度的詢問。
圖七、群力電能展出可攜式多功能備用電力系統
昇陽國際半導體為國內磷酸鋰鐵電池的主要廠商之一，本次參展配合了上游合作夥伴台塑長園(正極材料供應商)以及見智科技(主動式平衡電源管理模組)，提供完整解決方案。昇陽國際半導體展出移動式儲能系統，應用於移動式設備之電力供應，受到相當矚目。
圖八、昇陽國際半導體展出移動式儲能方案
第三回國際電池展(Battery Japan)---專門技術演講會議心得分享
在鋰電池最新材料技術Session中，首由東京首都大學的金村聖志教授介紹鋰電池負極材料的發展趨勢。金村教授在演講中分析了各種負極材料的優缺點與性能特性。傳統炭素負極材料主要是黑鉛系(石墨)與非晶質炭素材料，傳統炭素負極材料具有SEI膜(Solid Electrolyte Interface)，此SEI膜的形成與炭素負極材料的種類與電解液有關，SEI膜會造成材料不可逆容量的產生，主要是炭素負極材料與電解液反應所造成。金村教授也探討了未來新規負極材料，包括(1)電容量 372 mAh/g的石墨材料，(2)電容量 300 mAh/g的非晶質炭素材料，(3)電容量600 mAh/g的Si-C-O非晶質材料，(4)電容量600~1000 mAh/g的Si/Sn合金材料，(5)電容量>1000 mAh/g的鋰金屬或鋰合金負極材料。
圖九、鋰電池負極材料電容量分佈
此外，金村教授也介紹了他所研發的新規負極材料，利用多孔的三次元規則配列構造(3DOM)，來緩和合金負極材料在電池充放電過程中所產生的機械應力造成之材料體積膨脹問題，以解決高容量合金負極材料的循環壽命問題。
圖十、高容量合金負極材料的三次元規則配列構造(3DOM)圖
圖十一、多孔合金負極材料的充放電徒具有高電容量>600 mAh/g
接著，由關西大學的石川正司教授介紹了未來型鋰電池電解液的發展趨勢。石川教授探討了各種電解液材料的設計考量，並分析各種添加劑對電池性能的影響，包括(1)負極SEI膜添加劑: VC(vinyl carbonate)、AMC(allyl methyl carbonate)、VEC(vinyl ethylene carbonate)、VA( vinyl acetate)、ADV(divinyl adipate)， (2)正極表面添加劑： VC(vinyl carbonate)、 GBL, BP(biphenyl)、DPE(diphenyl ether)， (3)過充抑制劑：Ｃyclohexylbenzene、Ｆluoro-anisole， (4)難燃添加劑： Ｆluorinated Ｓolvent、 Ｏrganophosphate、Ｐhosphazene等機能性電解液添加劑。石川教授也介紹了他所研發的新規電解液添加劑材料，利用 Fluorinated FEC：D2 (50：50 V/V%)來提高正極材料的耐氧化能力，避免有機電解液在高電壓充電狀況下的分解，以降低電池組抗來獲得高電容量與長壽命。下圖為Fluorinated FEC：D2電解液與傳統電解液在LiCoO2正極下具有優異的高電壓充電特性與電池壽命。
圖十二、旭化成(Asahi Kasei)電池材料技術開發的走向
旭化成(Asahi Kasei)電池材料技術開發的謙太郎部長報告了鋰電池隔離膜之最新開發動向。鋰電池隔離膜主要包括高分子膜(PE、PP)、不織布纖維(Nonwoven Nanofiber)與無機複合隔離膜( Inorganic Coating Separator) 。鋰電池隔離膜是利潤豐厚但技術門檻極高的產業，目前全世界的鋰電池隔離膜廠主要以日本與美國為主，包括Tonen(25%)、Asahi Kasei(26%)、Celgard (27%)、UBE Industry (9%)、SK(8%)、Entek(4%)與Sumitomo(1%)等公司。鋰電池隔離膜之製造方法主要包括乾式法(Dry Process)與濕式法(Wet Process)，其中，乾式法隔離膜的市場佔有率約30%，而濕式法隔離膜的市場佔有率也約30%。旭化成使用濕式法所生產的隔離膜(HIPORE Separator)具有下列特點: (1)可製作大小孔徑(Ｐore Ｓize)從0.05μm~ 0.5μm，(2)可調控孔隙度(Porosity)從 35%~ 50%，(3)可製作隔離膜厚度(Thickness)從超薄5μm到100μm 厚膜，(3)可調控高低不同的抗拉伸強度(Tensile Strength)。
鋰電池隨著應用的多樣化，從可攜式電子產品到電動工具、電動機車、電動車、儲能系統等，鋰電池將朝向高容量(High Capacity)、高功率(High Power) 、長壽命(Longer Life)等需求發展，因此，未來鋰電池隔離膜之發展除將朝向更符合各種高性能需求目標之外，更須兼具高安全性。旭化成隔離膜(HIPORE Separator) 之發展趨勢將從單層PP或PE隔離膜往高分子混練(Polymer Blend) 、多層(Multiple Layer)、複合(Coating)三種型態發展，其中無機複合隔離膜技術將是未來高能量電池發展所需的關鍵隔離膜材料技術。利用單層PE隔離膜作為無機複合隔離膜的基礎素材組成，除了維持無機複合隔離膜厚度，又能兼顧薄膜機械強度與高熱阻抗功能，無機複合層主要包括Polyamide與奈米氧化物(Al2O3 or SiO2) ，無機複合隔離膜的基礎素材為單層多孔(Ｍicro Ｐorous) PE薄膜(14~16μm)，無機複合層(4μm)兼具加強單層多孔PE薄膜機械強度與提高導熱均勻性的功能，因此複合隔離膜的厚度約為(18~20μm)，陶瓷複合層的孔隙率(60~65%)高於單層多孔PE薄膜的孔隙率(30~35%)，因此不會影響隔離膜的潤濕性與鋰離子滲透能力。旭化成隔離膜(HIPORE Separator)從初期單層厚度為25μm，進展到現在的5μm，其單層鋰電池隔離膜技術發展里程如圖十三所示。
圖十三、單層鋰電池隔離膜技術發展里程
這場有實物展覽、提供商談機會；有技術、市場趨勢分享，提供交流平台的能源領域年度盛會，正在有明國際展覽會場展開。更多更精采、深入的內容，請見3月1日～3月5日，由材料世界網發行的電子報。
★以上是由材料世界網/工業材料雜誌編輯群：蔡松雨／陳金銘／曾寶貞來自東京World Smart Energy Week 2012現場的Live 報導。