介绍

这次，我们将讲解“钙钛矿太阳能电池”。
目前有一项技术即将彻底改变能源的未来。
这就是“钙钛矿太阳能电池”。
根据经济产业省2024年11月公布的《下一代太阳能电池战略》，目标是到2040年引进20GW（相当于20座核电站的发电量）的钙钛矿太阳能电池。

其背景是，人们对中国在太阳能发电领域处于领先地位的现状以及日本作为碘生产大国的地缘政治优势产生了危机感。
本文将就此背景下备受瞩目的钙钛矿技术所带来的革新及其在国家战略中的地位进行说明。

什么是钙钛矿太阳能电池？

钙钛矿太阳能电池是使用一种名为钙钛矿的晶体结构材料作为光吸收层的太阳能电池。其显著特点如下：

高效率

根据国家先进工业科学技术研究所发布的最新报告，单结型转换效率已达到26.7%，接近理论极限，多结型转换效率已达到28.7%。
“京都大学等实现串联全钙钛矿光伏”

低成本

据称，通过使用印刷技术（旋涂法），它可以在比硅太阳能电池更低的温度下、更短的时间内制造出来。

灵活且重量轻

它的厚度不到 1μm，具有薄膜的柔韧性，可以大大增加其安装位置的自由度，例如玻璃、外墙、衣服等。

日本的地缘政治优势与能源安全

日本是全球第二大碘生产国，碘是钙钛矿太阳能电池的主要原材料之一，约占全球产量的30%。
其中，从千叶县气田卤水中提取的碘是重要资源，约占国内产量的80%。

中国占据着全球高纯硅产量的大部分，而高纯硅是制造太阳能电池的原材料，其供应风险一直令人担忧。这种风险不仅令日本担忧，也令世界各国担忧。
相比之下，钙钛矿太阳能电池的部分主要原材料却能够在日本国内稳定采购，这标志着日本向能源本地生产和消费迈出了重要一步。

此外，由于可以重新利用现有的化工厂设备，即使在国际供应网络被切断的不太可能发生的情况下，也能继续生产，这在能源安全方面具有重要意义。

国内供应链和创造就业机会

钙钛矿太阳能电池的广泛使用预计不仅会带来技术创新，还将在日本建立自给自足的供应链并创造新的就业机会。

制造所需的许多材料都可以在国内采购，而且现有化工厂和电子元件厂的设备可以重新利用，因此该国已经建立了装备行业的基础设施。

根据经济产业省2024年11月发布的《下一代太阳能电池战略》，如果钙钛矿太阳能电池全面实现量产，预计到2030年将在以下领域创造就业机会。

• 化工行业：超过3万人
• 建设业・设置施工：4万人超
• 保守・管理业务：2万人弱

地方也在积极创造就业机会。例如，在东北地区，正在努力设立发电设备建设工程师培训中心。

串联太阳能电池的潜力

钙钛矿太阳能电池即使单独使用也具有很高的效率，但通过将它们与硅太阳能电池以“串联”配置堆叠在一起，可以进一步提高其转换效率。
在这种情况下，据说理论极限最大为 43%（来源： PR TIMES（东芝基础设施系统） ），如果实际应用取得进展，它可能会改写有关太阳能电池的传统观念。

国内企业举措示例

国内企业也开始采取行动。积水化学工业株式会社的官方声明称，该公司计划到2027年建立产能达到100兆瓦/年的量产体系。
东芝还在演示过程中记录了串联太阳能电池超过 31% 的效率，目前正致力于商业化开发。

概括

钙钛矿太阳能电池具有重量轻、可弯曲、高效、成本低等多重优势，是日本从原材料采购到制造安装等各个环节都能够领先发展的稀有能源技术。

日本需要汲取失去半导体领先地位的教训，在国内生产和知识产权保护的基础上，战略性地推动半导体的应用。政府提出的到2040年实现20吉瓦的目标只是第一步。

钙钛矿太阳能电池不仅仅是一项技术创新，它还代表着“令和工业革命”的机遇，将支持日本的能源安全和工业复兴。