被稱作第三代太陽能電池「鈣鈦礦」,已逐漸走出實驗室邁入商業階段,台灣鈣鈦礦科技今年首度亮相台灣最大面積「A4大小」的鈣鈦礦太陽能電池,將提供客戶整合材料、製程技術與專業設備的完整方案,將現有太陽能板應用擴大到建築、農電共生,就連室內也可以發電。
鈣鈦礦電池是什麼?有什麼優勢?
首先,先了解鈣鈦礦電池是什麼?為什麼被稱作第三代太陽能電池?
國際推動2050年淨零排放,太陽能與風力發電為兩大再生能源主力。不過傳統的太陽能電池多半使用「矽材料」,市面上使用矽的太陽能板的能源轉換效率達到22%已是極限,且矽屬於不透光材料,應用上相對有限。而鈣鈦礦太陽能電池,被認為是最有潛力替代矽太陽能電池技術。
去年3月創立的台灣鈣鈦礦科技(TPSC),為國內少數專研商業化鈣鈦礦太陽能電池技術的公司,董事長陳來助細數太陽能電池技術發展:
- 第一代以單晶矽、多晶矽為大宗,發展最長久、技術也最成熟
- 第二代為薄膜太陽能電池,屬於非晶矽太陽能電池,能源轉換效率較低
- 第三代共有3種技術:有機太陽能(OPV)、染敏太陽能(DSC)、鈣鈦礦太陽能(PSC),其中鈣鈦礦太陽能最為成熟,能源轉換效率已突破25%
鈣鈦礦電池分為哪3種?
表面透出淡淡的橘色的鈣鈦礦太陽能電池,台灣鈣鈦礦科技同時展出了三種不同型態的鈣鈦礦太陽能電池,包括穿透型、半透型與不透型太陽能電池,差別在於太陽光線穿透太陽能板的程度與應用。
- 穿透型:應用在建築的玻璃帷幕牆,保有室內光線,發電為輔。
- 半透型:應用在農電共生,部分太陽應用在發電,部分應用在植物行光合作用。
- 不透型:應用在發電,完全吸收太陽光來進行發電。
特別是現在台灣聚焦發展「一地多用」的太陽能電廠,例如農電共生、魚電共生等。過去台灣推農電共生,多半是太陽能結合種香菇,因為香菇較不需要日照,「鈣鈦礦太陽能電池可透光又能發電,對農業發展將是破壞式創新。」
從材料取得的角度來看,傳統太陽能電池的「矽材料」礦產80%來自中國,有供應鏈過度集中的問題。而鈣鈦礦太陽能電池是有機金屬鹵化物材料,具有極佳的光電特性,台灣可自行開發。但現階段挑戰在於「大面積化製程」以及「穩定性不佳」仍有待克服。
「A4大小」,台灣最大面積的鈣鈦礦電池!可以怎麼應用?
今年7月,台灣鈣鈦礦科技量產第一片10×10公分鈣鈦礦太陽能電池,相較台灣的學校、研究單位在做1×1公分,等於是100倍大。如今更進一步克服技術挑戰,9月量產出A4的大小(30×20 公分)。
順利生產大面積的鈣鈦礦太陽能電池,未來將有機會應用在建築。試想一下,台灣指標型建築物101要怎麼做到淨零碳排?
陳來助認為,「只有屋頂裝太陽能板是不夠的, 未來是『牆壁』也要發電 。以101來看,牆壁的面積跟屋頂的面積就差了一萬倍。」建築的做法是, 把鈣鈦礦太陽能電池結合玻璃帷幕牆,未來在發電時還能保有光線與視野 。
除了室外,鈣鈦礦太陽能電池連室內也能發電,像是應用電子紙標籤,雖然電子紙較一般紙張可減少碳排放,但電子紙主要靠鈕扣電池來發電。陳來助指出,據歐盟統計,一年可能需要丟掉1億顆鈕扣電池;未來透過鈣鈦礦技術可達到「自給供電」,透過室內照明的光電就可發電。
全球鈣鈦礦電池2千億商機2025大爆發!從材料到設備,台廠一條龍卡位
不過,要量產大面積A4大小的鈣鈦礦太陽能電池,生產設備是關鍵。設備商勤友光電開發出「真空鍍膜設備」,並結合「奈米薄膜結晶處理機技術」,可讓鈣鈦礦電池的塗佈製程「塗得很均勻」,更容易做出大面積的太陽能電池。
身兼勤友光電董事長陳來助表示,如果客戶自行研發採購設備至少需要花2年以上,現在勤友直接提供統包解決方案(Turkey Solution),涵蓋設備到標準製程都有,瞄準學校研究單位、建築業到太陽能公司等客戶需求。
根據研調機構Precedence Research預估,全球2021年鈣鈦礦太陽能電池市場規模為6億美元,到了2030年上看72億美元(新台幣2,160億元),年複合成長率達31.8%,市場前景看好。
隨著材料、設備問題逐一克服後,陳來助指出,全球鈣鈦礦太陽能電池商機預估2025年將大爆發,如今台灣已可以做材料、設備自主化,未來將著眼國際市場。
特別是今年8月美國推動「消減通膨法案」,投資3,690億美元加速對抗氣候變遷和新能源的各種計畫,由於目前美國安裝的太陽能電池多半來自中國,接下來透過導入像是鈣鈦礦等新技術,降低仰賴中國供應鏈,將是台廠的機會。
責任編輯:林美欣