日本押寶鈣鈦礦太陽能電池，躍升國家級戰略
- 玥瑨 吳
- 2天前
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在能源轉型浪潮中，各國無不卯足全力尋找下一代綠能技術的突破口。當全球目光仍聚焦在傳統矽基太陽能板的成本與效率競賽時，日本，這個曾經的光電技術領導者，卻悄悄地將其國家級戰略核心，轉向一種看似不起眼、卻極具革命性的新材料「鈣鈦礦（Perovskite）」。
根據國泰證期研究部2025年9月24日發布的報告，日本政府已將鈣鈦礦太陽能電池（PSC）的全面引進視為實現其2040年綠能目標的關鍵。這場押注不僅僅是一次技術研發的投資，更是一場深思熟慮的國家級戰略佈局。這篇文章將帶你深入探討，為何日本政府如此積極推動PSC，它如何解決日本長期以來面臨的能源困境，以及這場「輕巧革命」將對全球太陽能產業帶來哪些深遠影響。
一、 挑戰與困境：日本的能源轉型痛點
要理解日本為何選擇鈣鈦礦，我們必須先回顧其在能源轉型中面臨的兩大核心痛點。
1. 土地限制：國土飽和下的太陽能瓶頸
自2011年福島核災後，日本大力推動再生能源，太陽能板的設置量一度快速增長。然而，作為一個山多平原少、人口稠密的島國，日本很快就遇到了土地取得的瓶頸。廣闊的平原大多被用於農業或都市發展，大型地面型太陽能電站的建設變得越來越困難。這讓日本的太陽能發展陷入一種「有心無力」的窘境。傳統笨重且硬質的矽基太陽能板，難以在建築物牆面、曲面結構或城市狹小空間中大規模應用，使得城市太陽能發展受限。
2. 供應鏈依賴：矽基產業的「中國經驗」
在2000年代，日本曾是全球太陽能產業的龍頭，但隨著中國政府的大力扶植，以及產業鏈的垂直整合優勢，中國的矽基太陽能板在成本上取得壓倒性勝利。日本製造商逐漸失去競爭力，全球市佔率從高點跌至如今的不到1%。這段歷史讓日本政府意識到，過度依賴單一技術和外部供應鏈，不僅會影響產業競爭力，更會危及國家能源安全。因此，他們急需一個能夠重振國內產業、並擁有自主供應鏈優勢的「次世代技術」。
這兩個痛點，共同催生了日本對鈣鈦礦太陽能電池的強烈需求。
二、 鈣鈦礦成為解決痛點的「完美答案」
PSC以其獨特的材料特性，完美地契合了日本的能源轉型需求。它不僅是另一種太陽能材料，更是一種全新的能源應用模式的開端。
1. 輕薄、柔韌：解放城市空間
與傳統矽基太陽能板笨重、易碎的特性截然不同，PSC的核心發電層厚度僅為矽基的百分之一，可以製成輕如薄膜、可任意彎曲的柔性電池。這項革命性特性，使其能夠應用於各種傳統太陽能板無法安裝的場所。高樓大廈的玻璃帷幕、不規則的建築立面，甚至是汽車的車頂，都能成為發電的載體。這種「建築整合型太陽能（BIPV）」的概念，讓城市中的每一寸空間都能被有效利用。
2. 高效、低成本：追趕與超越的機會
在發電效率上，鈣鈦礦也展現了驚人的潛力。單結鈣鈦礦電池的理論效率極限可達33%，而透過與矽基電池結合的「疊層技術」，其理論效率更可飆升至45%，遠超傳統矽基電池的極限。儘管目前量產效率仍有差距，但其發展潛力無可限量。
3. 供應鏈自主：擺脫依賴的戰略籌碼
日本在鈣鈦礦的核心原料「碘」上，擁有得天獨厚的優勢。日本的碘產量高居全球第二，佔比約30%，這讓日本得以建立起一個從原料到生產，完全自主可控的產業鏈。這項戰略性資產，能有效避免重蹈矽基產業的覆轍，確保國家能源與產業的雙重安全。
三、 日本的鈣鈦礦戰略藍圖：從研發到普及
日本政府的鈣鈦礦戰略並非空泛的口號，而是有著明確時程與政策工具的執行藍圖。這場戰略可以歸納為「三大支柱」。
1. 政策引導與目標設定
宏大願景： 經產省設定在2040年引進20GW的PSC發電量，相當20座核電機組發電量，約佔家庭部門總用電量的 10%。這是一個足以推動整個產業鏈加速發展的強大訊號。
強制性要求： 2026年起，經產省將要求耗能大戶制定太陽能板設置目標，這將直接創造出龐大的市場需求。
地方先行： 東京都政府的100%設置費用補助政策，則扮演了「示範者」的角色，率先透過財政誘因，鼓勵民間企業投入PSC應用，為後續的全國性普及鋪路
同時，日本環境省計劃從今年度預算提撥約50億日圓（3,380萬美元），推出補貼方案給企業和地方政府，最高支應這類電池75%的採購和安裝成本。
2. 研發與量產支持
日本政府正透過「綠色創新基金」等管道，對國內企業進行大規模的研發與量產補助。從材料科學的基礎研究，到量產技術的突破，再到與既有矽基技術的疊層相容性開發，政府都提供了強大的資金與政策支持。這項支持是確保PSC能夠在2026年如期進入小量產階段的關鍵。
3. 產業生態系建構
日本政府汲取過去教訓，深知單打獨鬥難以成功。因此，其戰略著重於建立完整的國內產業生態系，涵蓋：
上游材料： 確保碘等關鍵原料的穩定供應。
中游製造：扶植國內企業如東曹（Tokuyama Corporation, 株式会社トクヤマ）、積水化學（Sekisui Chemical Co., Ltd., 積水化学工業株式会社）等，在材料與組件領域逐步建立從關鍵材料到組件製造的完整能力。
下游應用： 鼓勵與建築、汽車等不同產業的跨界合作，拓展PSC的應用場景，創造初期市場需求。
四、 結論：全球太陽能版圖的潛在變革
日本的鈣鈦礦戰略，不僅僅是為了解決自身的能源困境，更是試圖在全球太陽能產業中，開闢一條全新的賽道。
這場「輕巧革命」如果成功，其影響將遠超乎想像。它可能改變未來城市的建築設計，讓每棟大樓、每條街道都能成為發電站；它可能打破大型太陽能電站對土地的依賴，讓發電變得更加分散與彈性。更重要的是，它將為全球太陽能產業注入新的活水，鼓勵技術創新與多元發展，避免產業被單一技術和供應鏈所壟斷。
當然，鈣鈦礦技術的普及仍面臨挑戰，包括長期的穩定性、耐用性以及大規模量產的成本問題。但日本政府的國家級投入，已為這項技術的商業化進程按下了加速鍵。
對於關注新興科技與能源轉型的我們而言，日本的鈣鈦礦戰略值得持續關注。它不僅是判斷未來投資風向的重要指標，也讓我們看到了人類在追求永續能源的道路上，如何運用智慧與創新，突破現有的限制，迎向一個更綠色、更智慧的未來。