2024日本再生能源展參訪記錄(上)：材料世界網

王文獻 / 工研院材化所

前言

2024日本國際智慧能源週(Smart Energy Week)仍然延續去年的主題，展示內容包括氫/燃料電池及太陽電池、二次電池、風力發電、生質發電、火力發電及Smart Grid等，其中將重電創能(集中式電源)的風力發電、氫能發電及ECO火力發電等百萬瓦等級的相關技術產品集中在西棟展示區；而屬於小型分散式再生能源及因應組件回收再利用者，包括太陽電池模組系統、二次電池，生質能與脫碳等相關產業設置於東棟展示區進行展示。

2024年已是太陽電池模組系統第18回的展會，扣除疫情期間的2年停辦，其伴隨太陽能技術從材料到組件、系統與應用的實際發展已超過20年，經歷許多新電池技術的發展，例如非晶矽薄膜、CIGS等電池緣起與競爭，直至2024年，具有產業價值與競爭的電池模組產品仍然是矽晶太陽能電池，因此在整個展示場中，主要仍以矽晶太陽能電池模組為主要產品，透過將尺寸變大，由M6提升為M10與M12來增加發電效率，或者改變生產製程，由PERC進化到TOPCon與HJT電池來提升電池與模組效率。這些由各家廠商所展示的高效矽晶模組，從產品技術結果來看都已趨於一致，並無太大差異，雖然有些廠商開發展示的電池模組效率可達到25%左右，但是也接近矽晶太陽能電池的理論極限值，往後要在既有的矽晶電池上再往高效率提升應該有難度。

為因應未來新的應用需求，例如車載發電或太空電站無人車等所需的次世代電池(電池效率>30%)開發，會場中有日本廠商展示新的太陽電池模組與應用說明，包括TOSHIBA、SHARP等。然而，在現有的應用上由於傳統矽晶太陽能模組使用玻璃封裝，重量重加上模組剛性與硬度高，因此安裝位置受到限制。目前的太陽能發電站通常安裝在閒置土地、海邊或山區。因此，傳統的矽晶系太陽發電站可以安裝的位置已變得更少。在這種情況下，為了加速太陽能發電場域的建置，在城市中進行大規模發電已經成為關注焦點。本次有多家廠商推出軟性可彎曲與輕量化的矽晶太陽能模組，因應未來安裝場域不足或場所不良的問題。同時，早期設置的太陽電池模組發電系統已逐漸達到20年的使用年限，逐漸將被汰除更新，隨之而來的大量廢棄物也將產生社會問題，為了因應未來大量廢棄太陽能板所衍生的問題，在NEDO的協助下也有多家日本企業投入矽晶太陽能板回收製程與應用開發。

PV參訪內容說明

1. 住宅型太陽能發電、EV雙向儲電整合與AIOT管理解決方案

為達成淨零碳排及2030能源政策目標，過去規劃透過氫燃料電池發電來補充夜間或陰天等因素造成太陽能發電不足的問題，然而在主要以住宅型為主的太陽能發電系統之中，考量氫氣產出技術尚未完整，因此本次展示新的解決方案為透過EV、可充放電(V2)的儲電電池系統與太陽光發電系統整合的創新設計，並藉由導入AI、IoT等管理模式提升效率來達到能源最有效利用，為2024年日本再生能源廠商的創舉，三家日本主要家電大廠，包括SHARP、OMORON及Panasonic不約而同的提出相同概念與設計系統，希望能夠自動制御並控制太陽能發電、儲能電池和電動車的三種電源系統，經由從家庭到汽車，從汽車到家庭(表一、圖三)。

表一、SHARP、OMORON、Panasonic公司家用能源解決方案說明

圖三、SHARP、OMORON、Panasonic公司家用能源解決方案展示

2. 太陽能電池與模組發展狀況

(2) TOPCon電池模組技術

由於新型N型TOPCon太陽電池模組成本已趨近P型，與PERC相同的生產路徑使得成本更具競爭力，成為今年展示會中的主力產品。相對的，PERC電池模組只有零星幾家廠商有展示，TOPCon的電池模組技術也如同HJT一樣將電池尺寸趨向於M10-182 mm及M12-210 mm，同時主柵線設計為16 BB，電池轉換率可使M10電池尺寸的模組效率也提高到22.8%以上，也造成本次展示會中多數模組廠商如SUNTECH、 AKCOME、JA solar、Risen等都以此類型模組進行商品化推廣，不過可能考量成本與良率，主要仍以M10的電池尺寸，並不像HJT電池模組一樣以M12為主要產品(表三、圖四)。