被稱作第三代太陽能電池「鈣鈦礦」，逐漸走出實驗室邁入商業化階段。根據《The Japan Times》報導指出，日本政府正大舉投資這項新型太陽能電池技術，提出高達1570億日圓（約10億美元）的鉅額補貼，目標在2040年前，讓太陽能占全日本電力需求近3成，其中鈣鈦礦太陽能電池預計將貢獻20GW，相當於20座核電廠的電力。
日本研究團隊指出，鈣鈦礦太陽能板能相比傳統太陽能板電池，可以更有效率地將陽光轉換成可用電力，還可以克服日本地狹人稠、平地有限的設置難題，日本經濟產業大臣武藤容治在接受媒體採訪時直言，鈣鈦礦是日本「實現脫碳和產業競爭力的最佳王牌」。
鈣鈦礦太陽能電池是什麼？
那麼，讓日本不惜投入大量資金開發的鈣鈦礦太陽能電池，究竟是何方神聖？
鈣鈦礦太陽能電池英文是Perovskite Solar Cells，它之所以受到全球高度關注，主要來自它的材料特殊結構與優異光電性質。「鈣鈦礦」是一種鈣與鈦有機金屬鹵化物，是價廉且輕便的人造材料，擁有特殊的晶體結構，可以用於製造太陽能電池。
傳統的太陽能電池多半使用「矽晶材料」，市面上使用矽的太陽能板的能源轉換效率達到22％已經是極限，且矽屬於不透光材料，應用上相對有限，但鈣鈦礦太陽能電池，在實驗室條件下光轉換電的效率就已經突破30%，市售產品更達25％，被認為是最有潛力替代矽太陽能電池技術。
同時，鈣鈦礦電池重量僅為一般太陽能板電池的15分之1，厚度則只有20分之1，非常適合用於空間受限的城市環境。
鈣鈦礦太陽能電池結構與運作原理
鈣鈦礦太陽能電池特性
鈣鈦礦太陽能電池的輕薄、可彎曲與透光的可調性，能無縫導入現有及新建案的玻璃帷幕、曲面的屋頂與外牆，解決傳統光電板的安裝上的限制與美學衝突。同時，還能夠整合在電動車體、無人機或物流載具上，提供輕量化的電力解決方案。
「鈣鈦礦太陽能電池是備受矚目的下世代太陽能技術，因為具有材料來源充足、製程設備成本低、高效率等特性。」清華大學化工系暨中研院關鍵中心合聘教授衛子健在先前受訪時強調。
鈣鈦礦太陽能電池製程
在製造方面，鈣鈦礦電池也顛覆傳統的製程。矽基太陽能板的生產過程複雜，需要高溫、高耗能的環境來提煉高純度矽晶圓，相較之下，鈣鈦礦的製程顯得平易近人許多。
目前最主流的「溶液製程」，就像是印報紙或作畫一樣，是將鈣鈦礦的前驅物溶解在溶劑中，再透過塗佈或印刷的方式，均勻地附著在如薄膜或玻璃等基板上，經過簡單的熱處理使其結晶成形即可。這種低溫、低耗能的製程，大幅降低生產成本，也為大規模量產奠定基礎。
鈣鈦礦太陽能電池缺點是什麼？
雖然鈣鈦礦太陽能電池前景看好，但距離量產仍很遙遠，目前仍存在2大技術瓶頸：
首先是電池穩定性不足，導致目前多數鈣鈦礦電池的壽命僅約10年，遠低於矽基電池可達30年的耐用年限 ，主要原因在於它對濕氣、熱度與紫外線相對敏感，容易在惡劣環境下退化。不過，根據資料顯示透過最新型的封裝技術，壽命已經預期能提升至20年。
第二痛點是成本競爭力問題。 據《The Japan Times》報導表示，中國的矽面板每度電成本最低僅2日圓，而日本鈣鈦礦面板目前成本仍高於10日圓，需進一步壓低生產成本，才能具有出口競爭力。根據波士頓顧問公司（BCG）預測，若鈣鈦礦面板能成功降價，全球市場將釋出多達1,196GW的潛在需求。
另外，它們含有有毒的鉛，這也意味著使用後需要小心處理。
在商業化進程方面，儘管日本採取的是更具差異化的「薄膜路線」，但相較中國企業如晶科能源和隆基綠能所研發的鈣鈦礦矽基疊層電池（Tandem Solar Cells），在國際市場的競爭壓力不容小覷。
日本為何選擇搶進鈣鈦礦太陽能市場？
面對全球淨零碳排大潮，傳統矽基太陽能電池轉換效率已逐漸逼近極限。日本在錯過過去的太陽能黃金期後，決心重振光伏產業。當年日本在太陽能領域曾擁有超過5成市占率，卻因中國低價擴張而節節敗退，如今市占率不足1%。這次，日本選擇押注鈣鈦礦電池，力圖重新奪回技術與市場主導權。
根據研調機構Precedence Research預估，全球到了2030年鈣鈦礦太陽能電池市場規模上看7.2億美元（新台幣2,160億元），市場前景看好。
政策上，日本政府訂下2050淨零目標，並希望在2040年實現太陽能占比29%。其中鈣鈦礦預計要提供20GW裝置容量。為了推動產業發展，日本提供鉅額補貼與稅務優惠，如對積水化學補助1,570億日圓興建新工廠，預計2027年年產能將達100MW，可供3萬戶家庭使用。
此外，鈣鈦礦原料之一「碘」，全球第二大生產國就是日本，這對於降低原料依賴、提升供應鏈安全極具戰略價值。還有地理環境的考量：日本國土七成為山地，傳統矽板因為重且剛硬，在山坡、曲面難以安裝。反觀鈣鈦礦太陽能板輕薄可彎曲，非常適合用於城市高樓、曲面建築與空間有限的應用場景。福岡甚至計劃在棒球場圓頂上裝設鈣鈦礦太陽能，實現城市發電一體化。
鈣鈦礦太陽能電池全球競局
隨著鈣鈦礦技術逐漸成熟，相關企業也備受市場關注。在日本，積水化學（Sekisui Chemical）與松下（Panasonic）是目前布局最積極的兩家公司。
至於台灣市場，2021年成立的台灣鈣鈦礦科技（TPSC）推出A4大小原型電池，打入BIPV應用場景，以及太陽能廠商聯合再生能源也與台灣大學合作，成功開發出鈣鈦礦及矽晶疊層太陽能電池，顯示本土企業也正積極布局。
而在中國，隆基綠能、晶科能源則專注於高效率的疊層電池，已創下33.84%的轉換效率紀錄，雖然失去鈣鈦礦的「柔性」優勢，卻能沿用既有矽基產線，迅速切入市場。這讓未來的市場趨勢可能呈現兩種技術併行發展的格局。
日本的「鈣鈦礦革命」雖尚未完成，但若能在政策引導、技術壽命突破與成本控管三方面同步推進，鈣鈦礦或將成為綠能轉型的關鍵拼圖，也可能為台灣等高密度城市帶來新的能源解方。
