編譯任中原

全球多所大學及機構研究太陽能電池新材料「鈣鈦礦（perovskite）」的商業化迭獲進展，英國牛津（大學）太陽能公司並預期，2018年底便能推出符合產業界需要的薄膜型產品。未來在大樓窗戶上或休旅車上裝太陽能電池，只要「用噴的就可以」，價格也將比目前的太陽能板大幅下降。

鈣鈦礦轉變成晶體結構後，可用來將陽光轉化為電力。與溶劑混合並形成薄膜狀態，可以塗抹並留存在多種表面上。由於技術不斷進步，不久後這種新電池便可噴或刷在汽車頂、大樓窗戶及牆壁上。

鈣鈦礦的用途最早是日本桐蔭橫濱大學教授宮阪力發現。當時一位研究生對於實驗各種材料的光電轉換效率甚感興趣，於是他們為太陽能板測試了多種材料，但當時他們還未聽過合成晶體這回事，也對鈣鈦礦的結構所知甚少，業界普遍認為矽就是最佳的材料。

宮阪力表示：「我們被《自然》（Nature）與《科學》（Science）等期刊打回票，我猜想是因為鈣鈦礦的光電轉換效率（即太陽光轉化成電力的比率）太低，而且許多人從未聽過這種材料。我們在許多場合都討論鈣鈦礦，但毫無回饋。99%的人都不了解材料的結構，因此決定不予理睬。」

等到2009年宮阪力對這項材料的研究首次在美國化學學會月刊上發表後，情況開始變化，並掀起研究熱潮，原因是研究證明鈣鈦礦的效率比原本想像更高。

到2012年情況獲得重大突破，光電轉換效率首度超過10%；跨過這道門檻後，吸引許多大學及機構跟進，歐、美、亞洲首要大學為使這項材料商業化也正展開激烈競爭。世界經濟論壇已將鈣鈦礦選為2016年10大新興科技之一。

現在鈣鈦礦在實驗室內的轉換效率已經超過20%。雖然傳統太陽能電池的效率略高於25%，但已經15年未再提高，而鈣鈦礦的效率仍在迅速提高中。全球參與這項研究的人數也超過1萬人。

澳洲新南威爾斯大學去年12月宣布，在面積達到16平方公分的表面塗抹鈣鈦溶液，效率達到12.1%，締造大面積電池的最高效率水準；之前雖曾獲得較高的效率，但塗抹的面積較小。

洛桑聯邦理工學院（EPFL）去年9月指出，在鈣鈦礦中加入銣元素以提高穩定度後，效率可達到21.6%；日本Panasonic也是這項計畫的參與者。

美國史丹福及英國牛津大學去年10月也宣布，他們研究的效率達到20.3%；作法是將兩枚鈣鈦礦電池堆疊在一起，分別吸收低能量與高能量的光波。

日本東京大學也由日本政府資助，與多所大學及Panasonic、富士軟片等企業共同進行研究。

這項進展已使鈣鈦礦電池商業化的可能性大為提高。牛津太陽能公司表示，正在開發的薄膜狀鈣鈦礦太陽能電池可以直接印在矽質太陽能電池上。執行長艾佛當表示：「我們預期在2017年底時就能有符合產業界要求的產品；再經過認證及生產等程序，第一批商業化產品可能於2018年底推出。」

仍然面臨的挑戰包括如何使新材料在戶外仍能長期維持穩定，而且將鈣鈦礦刷在大面積材料上的技術也須再提升，目前還很難刷得均勻，而且很快就會裂解，品質難以穩定。

另外若要落實商業化，還須經過各種認證及測試程序，都可能要耗費相當長的時間，而且要大量製造還須有人投資才行。