鈣鈦礦太陽能電池被視為下一代太陽能技術的明星,有望徹底改變太陽能發電的應用場景。作為這項技術的發明者,日本橫濱大學東院特聘教授宮坂力近日接受專訪,詳細闡述了鈣鈦礦太陽能電池的特性、潛力和面臨的挑戰,並揭示了日本在這一領域的戰略布局。
鈣鈦礦太陽能電池的誕生可追溯到2008年,當時宮坂教授團隊發表了一篇轉換效率僅4%的論文。真正引發全球研究熱潮的是2012年瑞士洛桑聯邦理工學院發表的論文,將效率提升至10%以上。短短10年間,該技術的效率已提升至20%以上,與主流的晶體矽太陽能電池相當。
鈣鈦礦太陽能電池具有多項獨特優勢:可採用塗層製程生產,即使1微米厚的薄膜也能實現高效率;可使用薄膜作為基板,製造出高度柔韌、極輕的太陽能電池;在弱光條件下也能發電,適合室內使用;同一元件可在室內外兼用,具有"兩棲"特性。這些特點使其有望應用於建築物牆面、圍欄、車輛等傳統太陽能電池難以安裝的場所。
然而,鈣鈦礦太陽能電池也面臨一些挑戰。耐久性是主要問題之一,目前的耐熱溫度僅150℃左右,遠低於晶體矽的300℃。防水性也是一大難題,需要高氣體阻隔性材料進行密封。另外,鉛的使用引發環境concerns,尚無效率相當的替代材料。在全球競爭格局中,中國擁有最多的相關專利,研究人員數量占全球近半。但宮坂教授指出,中國專利在質量和內容上並不突出,且多集中於玻璃基板。相比之下,日本企業在更具前景的薄膜型鈣鈦礦太陽能電池開發上取得了優異成果,在商業化方面處於世界領先地位。
日本的優勢主要體現在以下幾個方面:
精細製造能力: 鈣鈦礦太陽能電池生產需要對成膜製程進行細緻調整,這正是日本企業所擅長的。
功能性薄膜技術: 日本化學品製造商在這一領域擁有世界一流的技術和記錄。
產學研合作: 日本正積極推動公共和私營部門合作,加速技術商業化。
靈活的商業策略: 本企業正採取"先商業化,再持續改進"的策略,以加快市場進入速度。
示範項目: 日本正在開展多個示範項目,如在橫濱港未來地區測試鈣鈦礦太陽能電池在惡劣環境下的表現。
利用傳統產業優勢: 如將西陣織金銀線製造商的有機塗料技術應用於鈣鈦礦太陽能電池生產。
宮坂教授創立的Pexel Technologies公司正與多家企業合作,推動鈣鈦礦太陽能電池的商業化。他預計,未來鈣鈦礦太陽能電池的總成本有望降至晶體矽太陽能電池的一半左右。
總的來說,日本在鈣鈦礦太陽能電池領域採取了一種結合傳統優勢與創新思維的策略,旨在在這一可能改變能源格局的新興技術領域中佔據有利地位。雖然面臨來自中國等國家的激烈競爭,但日本憑藉其獨特的技術路線和產業生態,仍有望在全球競爭中脫穎而出。
參考文獻及圖片來源:
[第四屆台灣鈣鈦礦技術暨應用論壇報名資訊] 8/27登場，海內外專家聚焦量產及應用趨勢
活動資訊：第四屆台灣鈣鈦礦技術暨應用論壇
時間：2024年8月27日 上午9點至下午5點 (AM8:30開放入場)
地點：長庚大學國際會議廳
報名連結: https://lin.ee/YR32GvK
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