World Smart Energy Week 2012 東京現場直擊系列報導(二)：材料世界網

由日本Reed Exhibitions公司所主辦的國際展覽會有項特色，那就是除了有來自全球具代表性的重點廠商參展，現場可以看到豐富展覽內容之外，同期舉辦的專門技術研討會或開放VIP免費進場的基盤講座等，都經過各領域專家的精心設計與安排，因此走一趟會場總能行囊滿滿，收穫豐碩。

據統計，2012年第三屆國際二次電池展的參展家數比去年暴增了80家， 450家參展廠商把Big Sight 西館展場整個塞得大爆滿，此展無疑已成為世界最大的電池展會。

第三屆國際二次電池展Battery Japan展場巡禮

在第三屆國際電池展中，展出的項目共分成五大區，包括(1)材料、元件(Material/Component Zone), (2)可充電電池模組(Rechargeable Battery Zone), (3)製造設備(Manufacturing Equipment Zone), (4)檢查測試評估(Inspection/Testing/Evaluation Zone)和 (5)其他相關應用(Related Apparatus)。

在材料、元件部分，包括正極材料、負極材料、電解液、隔離膜、黏結劑、導電材、銅箔、鋁箔、包裝材。正極材料參展的廠商包括FMC、 BASF、DOW Energy、三菱化學、UM、杉杉戶田、宏瀨等廠商。參展的正極材料系統主要以層狀結構正極[鋰鈷氧化物（LiCoO₂）、鋰鎳鈷錳氧化物（LiNiCoMnO₂）、鋰鎳鈷氧化物（LiNiCoMO₂@M=Al, Mg），尖晶石結構正極[鋰錳氧化物（LiMn₂O₄）及橄欖石結構正極[磷酸鐵鋰(LiFePO₄)、磷酸錳鐵鋰(LiFeMnPO₄)]等為主。

杉杉戶田展示該公司具有優異耐高溫特性的鋰錳氧化物，在500次循環壽命測試後仍然具有80%初始電容量。圖一為杉杉戶田鋰錳氧化物正極材料外觀SEM構造圖，圖二為該公司鋰錳氧化物正極材料循環壽命圖。

圖一、杉杉戶田鋰錳氧化物正極材料外觀SEM構造圖

圖二、杉杉戶田鋰錳氧化物正極材料循環壽命圖

杉杉戶田同時也展出該公司另一種鋰鎳鈷錳氧化物正極材料，包括NMC兩種產品，其中莫爾數比為 Ni:Mn:Co=1:1:1 與 5:3:2，另一種為Doping NMC正極材料，具有較佳的高溫循環壽命，圖三為杉杉戶田的鋰鎳鈷錳氧化物正極材料特性圖。

來自台灣的宏瀨公司也展示了兩種橄欖石結構正極材料[磷酸鐵鋰(LiFePO₄)、磷酸錳鐵鋰(LiFeMnPO₄)]。該公司除了已經量產具耐高低溫佳的磷酸鐵鋰(3.3V)正極材料外，也已經成功開發出具有3.8V高電壓的磷酸錳鐵鋰正極材料。宏瀨公司的高電壓複合磷酸錳鐵鋰正極材料，利用精準錳金屬摻雜和奈米

圖三、杉杉戶田的鋰鎳鈷錳氧化物正極材料特性圖

導電碳網路技術，來提高材料工作電壓及導電度，高電壓複合磷酸錳鐵鋰正極材料的平均工作電壓達3.8V，克電容量達120 mAh/g (1C rate)，大電流放電>20C，將可提升磷酸鋰鐵正極材料的能量密度達12%以上，圖四為高電壓複合磷酸錳鐵鋰正極材料的外觀SEM構造圖，圖五則為高電壓複合磷酸錳鐵鋰正極材料的電池大電流放電圖。

圖四、高電壓複合磷酸錳鐵鋰正極材料的外觀SEM構造圖

圖五、高電壓複合磷酸錳鐵鋰正極材料的電池大電流放電圖

BASF公司除了跨入鋰電池電解液外，也開發鋰鎳鈷錳氧化物正極材料，包括NMC三種產品，其中莫爾數比為 Ni:Mn:Co=1:1:1 ,4:4:2與5:3:2，NMC正極材料技術來源為美國Argonne National Lab.,。採用過量Li來提高大電流放電與溫循環壽命。圖六為BASF公司的鋰鎳鈷錳氧化物正極材料的外觀SEM構造圖，圖七(1:1:1)/圖八(4:4:2)/圖九(5:3:2)為鋰鎳鈷錳氧化物正極材料的放電容量圖。

圖六、BASF鋰鎳鈷錳氧化物正極材料SEM構造圖

圖七、(1:1:1)鋰鎳鈷錳氧化物正極材料的放電容量圖

圖八、(4:4:2)鋰鎳鈷錳氧化物正極材料的放電容量圖

圖九、(5:3:2)鋰鎳鈷錳氧化物正極材料的放電容量圖

在負極材料參展的廠商部分，包括三菱化學、Kureha、Timcal、杉杉科技、日機裝和天津錦美等廠商。參展的負極材料包括人工石墨材料、天然石墨材料、非晶質炭素材料、Si/C複合材料。杉杉科技的負極材料主要以天然石墨與人工石墨產品為主，天然石墨的電容量較高，達360 mAh/g，比表面積較大約3.5 m²/g，人工石墨的電容量雖然較低為340 mAh/g，但比表面積較小約1.4 m²/g。圖十為杉杉科技的天然石墨材料物理與電性圖；圖十一則為杉杉科技的人工石墨材料物理與電性圖。

圖十、杉杉科技的天然石墨材料物理與電性圖

圖十一、杉杉科技的人工石墨材料物理與電性圖

另外，國內廠商輝能科技公司在現場展出的FLCB鋰陶瓷電池(FPC Lithium- Ceramic Battery )也受到相當矚目，該攤位中始終擠滿了參觀與詢問的人潮。據輝能公司楊總經理介紹，FLCB為一項不會漏液、不會爆炸、不會燃燒，兼具超薄、可撓而安全的劃時代新產品。FLCB係採用軟性基板作為電池基材與封裝材，突破傳統製程，採印刷與塗裝的方式做成厚度僅及0.2~0.45mm的可彎曲電池。在沒有保護電路模組的狀況下，以6V~19V過充，溫度也只會從25度上升到32度。此產品將以3C消費電子產品，如iPad、Tablet、Ultrabook、NB等為主要應用市場，目前已可付諸量產。

圖十二、輝能公司現場展出的FLCB

圖十三、輝能公司FLCB之充放電曲線

PV EXPO 2012展示的高效率矽晶太陽電池

國際太陽光電產業市場，早期 (2001年~2005年) 的太陽電池(Cell)呈現供不應求的產業風貌，太陽電池模組(Modules)業者必須仰賴太陽電池業者供貨，時常有買不到太陽電池而無法生產的情況。當時在缺少電池貨源的情況下，對於太陽電池轉換效率的要求並不很高。自從2008年金融海嘯以後，由於太陽電池價格崩盤，這種供需的情勢反轉過來，轉換效率太低的電池賣不出去，轉換效率太高(效率＞20%，特別是美國SUNPOWER背電極及日本三洋的HIT電池)的太陽電池由於成本太高，也無法獲利。

2011年受到歐債的影響，導致市場供過於求，造成低轉換效率的太陽電池滯銷。由最近的市場調查資料顯示，去年最賺錢的太陽電池公司為美國SUNPOWER，顯見高效率太陽電池已逐漸成為大家注目的焦點。

本屆PV EXPO有一個技術演講就是以「高效率矽晶太陽電池最新的發展」為主題，分別邀請來自KANEKA、SCHOTT Solar及Fraunhofer ISE的專家做相關主題的講演。其中KANEKA原來為a-Si薄膜太陽電池轉換效率的世界紀錄保持者。在受到a-Si薄膜太陽電池產業不振的影響下，轉而投入結合a-Si及單結晶矽技術的HIT(Hetero-junction Intrinsic Solar Cell) 太陽電池開發。HIT是日本三洋公司的專利，由於專利即將到期，遂成為眾家公司競相開發的目標。表一是KANEKA整理的目前HIT競爭者的效率紀錄，在6吋晶圓面積下，KANEKA已經可以達到22.1%的效率，僅次於三洋公司的23.7%。表二則顯示模組測試的結果，三洋在12631cm²下可以達到19%的效率。

表一、HIT太陽電池效率比較

表二、HIT太陽電池模組效率比較

德國SCHOTT Solar則強調以Dielectric Rear Side Passivation (PERC)的技術結合選擇性射極(Selective Emitter)，在p-type的Cz晶片下可以達到20.2%的效率。

至於單結晶矽的模組，係由60片6吋的晶片所組成，效率可以達到18.2％(Apperture Area)，輸出功率268W。SCHOTT Solar 同時亦展示其耐久性測試的成果，其模組分別裝置在德國、英國、義大利及法國，經過26年後，結果證實模組仍保有原來90%的效率。

另一原來也是製作a-Si薄膜太陽電池的大廠SHARP公司則展出了次世代高效率的BLACKSOLAR，其90mm²的電池效率可以達到21.5%；展出的模組(圖十四)尺寸1311mm x 980mm x 46mm，效率可以達到19%，輸出功率244W。SHARP同時展出具有遮光效果，令居住者具有舒適空間感的半透光圖案化薄膜太陽電池模組(圖十五)，面積1402mm x 1001mm可達到最大95W的功率輸出。