2014/02/05
經濟部能源局
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整理／張心紜 圖片提供／ Henry Snaith
太陽能如果想和化石燃料競爭，
就需要更便宜高效的材料做「幫手」，
現在，一種新的材料在實驗室裡創造了奇蹟。
過去4 年來， 一種製作太陽能電池的新興材料─鈣鈦礦（perovskites）逐漸嶄露頭角，它便宜又容易生產的特性，吸引世界各國競相投入研發，2013年， 鈣鈦礦太陽能電池被《科學》（Science）期刊評選為年度10 大科學突破，而致力於研究此項技術的英國牛津大學物理學家Henry Snaith，則獲得了《自然》期刊2013 年度10 大人物的肯定。
在最近的研究中，科學家們又有了新的發現：鈣鈦礦太陽能電池有望將所吸收光能的一半直接轉化為電力，超越目前市面上太陽能電池的2 倍。
儘管以賓州大學（University of Pennsylvania） 能源創新研究中心（Penn Center for Energy Innovation） 副主任Andrew Rappe 為首的研究團隊尚未展示這種高效太陽能電池的實體，卻已有越來越多的證據顯示，擁有獨特晶體結構的鈣鈦礦即將改變太陽能產業的面貌。
現今市場上絕大多數的太陽能電池以矽及碲化鎘為材料，歷時超過10 年才達到17％至25％的轉換效率，而鈣鈦礦卻在短短4 年內迎頭趕上，它如此迅速地取得成功，連見多了曇花一現的科技泡沬、對新材料傾向保守的研究人員也刮目相看。
Andrew Rappe 表示，以鈣鈦礦為原料製造的新型太陽能電池轉化效率可達50％，是傳統的2倍，因此僅需1／2 的電池即可提供相同的電力，如此一來，除了省下太陽能板的支出外，更將大幅降低目前太陽能項目中開銷最大的安裝成本。
此外，與矽及碲化鎘不同的是，這種新材料不但能對可見光做出很好的反應，還不需要電場來產生電流，不但減少了所需材料的數量，產生的電壓也更高，從而增加了能量產出。研究人員更進一步指出，新材料只要稍作修改即能有效將不同波長的太陽光轉成電力，科學家們可藉此製造出多層太陽能電池，每層負責吸收太陽光譜中的某個特定頻率，進而顯著提高能效。
雖然鈣鈦礦具備了諸多優點，部分專家們卻認為Andrew Rappe團隊要製造出可用的太陽能電池還有很長的一段路要走，穩定性不足與產生的電流過低，是首先必須克服的兩道難題。
註： 太陽能電池的轉換效率是指太陽能電池將太陽光轉換成電力的效率。
關鍵字：鈣鈦礦,太陽能電池