介紹

這次，我們將解釋一下「鈣鈦礦太陽能電池」。
目前有一項技術可望徹底改變能源的未來。
這就是「鈣鈦礦太陽能電池」。
根據日本經濟產業省於 2024 年 11 月公佈的“下一代太陽能電池戰略”，目標是到 2040 年推出 20GW（相當於 20 座核電廠的發電量）的鈣鈦礦太陽能電池。

其背景是當前情勢帶來的危機感，中國在太陽能發電領域處於領先地位，而日本作為碘的主要生產國則擁有地緣政治優勢。
在本文中，我們將闡述鈣鈦礦技術帶來的創新，該技術在這種背景下引起了人們的關注，並闡述其作為國家戰略的地位。

什麼是鈣鈦礦太陽能電池？

鈣鈦礦太陽能電池是以鈣鈦礦這種具有晶體結構的材料作為光吸收層的太陽能電池。其顯著特徵如下：

高效率

根據日本產業技術綜合研究所發布的最新報告，單結太陽能電池的轉換效率已達 26.7%，接近理論極限；多結太陽能電池的轉換效率已達 28.7%。
“京都大學等單位實現串聯式全鈣鈦礦光伏電池”

低成本

據說，採用印刷技術（旋塗法）製造的太陽能電池，其製造溫度和時間都比矽太陽能電池低。

柔韌性和輕盈性

它的厚度小於 1 微米，具有薄膜般的柔韌性，大大提高了安裝位置的靈活性，例如玻璃、外牆和衣服上。

日本的地緣政治優勢與能源安全

日本是全球第二大碘生產國，碘是鈣鈦礦太陽能電池的主要原料之一，約佔全球產量的 30%。
其中，千葉縣天然氣田鹽水中提取的碘是重要資源，約佔國內產量的 80%。

中國是全球高純度矽（矽太陽能電池的原料）的主要生產國，其供應風險一直令人擔憂。這種風險不僅令日本擔憂，也令世界各國擔憂。
相較之下，鈣鈦礦太陽能電池的一些主要原料能夠在日本境內穩定採購，這標誌著日本在實現本地能源生產和消費方面邁出了重要一步。

此外，由於可以對現有的化工廠設施進行改造，即使在國際供應鏈中斷這種不太可能發生的情況下，生產也可以繼續進行，這被認為對能源安全極為重要。

國內供應鏈和就業創造

鈣鈦礦太陽能電池的廣泛應用有望帶來的不僅僅是技術創新：它還將有助於在日本建立自給自足的供應鏈，並創造新的就業機會。

製造所需的許多材料都可以在國內採購，現有的化工廠和電子零件工廠的設施也可以重新利用，因此國內已經具備了設備產業的基礎。

根據經濟產業省於 2024 年 11 月發布的《下一代太陽能電池戰略》，如果鈣鈦礦太陽能電池的大規模生產得到廣泛應用，預計到 2030 年，以下領域將出現就業機會。

• 化學工業：超過30,000人
• 建設業・設置施工：4万人超
• 保守・管理業務：2万人弱

此外，創造就業機會的工作也已在農村地區展開。例如，在東北地區，正在努力建立發電設備製造工程師培訓中心。

串聯太陽能電池的潛力

鈣鈦礦太陽能電池本身效率很高，但透過將其與矽太陽能電池以「串聯」配置堆疊起來，可以進一步提高其轉換效率。
在這種情況下，理論極限據說最大可達 43%（資料來源： PR TIMES（東芝基礎設施系統） ），如果實際應用取得進展，它可能會改寫人們對太陽能電池的傳統認知。

國內企業舉措範例

國內企業也開始採取行動。根據積水化學公司官方發布的消息，該公司計畫在2027年建立年產能100兆瓦的大規模生產體系。
東芝在示範階段也實現了串聯太陽能電池超過 31% 的效率，目前正在進行商業化研發。

概括

鈣鈦礦太陽能電池是一種罕見的能源技術，它結合了重量輕、柔韌性好、效率高、成本低等多種優點，而日本可以在從原材料採購到製造和安裝的各個方面都處於領先地位。

吸取日本在半導體領域失去領先地位的教訓，必須以國內生產和智慧財產權保護為前提，策略性地推廣太陽能發電。政府提出的2040年實現20吉瓦裝置容量的目標只是第一步。

鈣鈦礦太陽能電池不僅是一項技術創新，也代表著「令和工業革命」的機遇，這將有助於保障日本的能源安全和工業復興。