【產業趨勢】鈣鈦礦掀太陽能產業革命　台廠重兵集結力爭主導

淨零碳排推動再生能源需求增溫，讓太陽能產業可望再現榮景。然而，目前主流的矽晶太陽能8成材料由中國壟斷，為擺脫箝制，本刊調查，台廠正與世界各國同步，瞄準崛起中的第三代太陽能材料「鈣鈦礦」，力求突圍與升級。

在前友達執行長陳來助與產業人士共同努力下，勤友光電、台灣鈣鈦礦與奈赫等，逐步從材料到設備建立一條龍自主供應鏈；太陽能大廠聯合再生也看好鈣鈦礦結合矽晶的發電潛力，領先同業投入終端產品研發，助一臂之力。

去年8月，積極布局電動車產業的台塑集團，宣布與美國太陽能電動車新創業者Aptera在鋰鐵電池展開合作；記者會當天，一台三輪太陽能車公開亮相，除了酷炫的外型，置放於車頂可邊開車邊充電的太陽板，更是媒體注目的焦點。

合成有機物　避免原料壟斷

業界人士透露，台塑不只劍指電動車電池，也積極在綠能先進材料超前部署，針對被視為第三代太陽能電池的「鈣鈦礦」進行研究。鈣鈦礦是什麼？究竟有何魅力？

「鈣鈦礦不是礦，而是合成有機化學物，與矽礦有別。目前主流的矽晶太陽能是以矽為主要原物料，8成原料都來自中國，造成過度集中與依賴的問題，光鈣鈦礦不是礦，就已是最大優點。」談起鈣鈦礦，去年6月剛接下勤友光電董事長一職、前友達執行長陳來助言簡意賅地分析。

在清大碩士、博士專攻化工的陳來助，對材料學有一定的了解。他補充說道：「去年4月四川限電，工廠停工，造成多晶矽價格在短短1、2週內大幅翻漲；此外，俄烏戰爭爆發也造成鋰、鎳供應短缺。撇除採礦本身就不環保不說，如今的時局，恐讓接下來要發展的新興產業得更重視地緣風險問題。」

聯合再生先進製程高級工程師林佩瑩也向本刊說明，鈣鈦礦是一種與鈦酸鈣（CaTiO3）礦石有相同結構的有機化學物，在2009年日本化學教授宮坂力（Tsutomu Miyasaka）發現並首次成功運用在太陽能光電而震驚業界，接著在短短7、8年間，透過大量研究將其在光轉電的效率從3.8％迅速提高到26％，使其可與矽晶太陽能比拚。

應用更廣泛　室內光可供電　

與矽晶相比，鈣鈦礦製作條件更單純。台大材料科學與工程學系教授林唯芳曾公開指出，鈣鈦礦是以溶液形式塗成薄膜製作，不像矽晶得遷就高溫與真空環境，整個過程像是刷油漆，可塗在各種形狀的物體或表面，應用將比矽晶廣泛。

陳來助說：「鈣鈦礦質輕、可彎、可塑性高，且具有矽晶所沒有的透光性，故可藉由吸收室內光就能發電。以穿戴裝置為例，若能結合鈣鈦礦，就可在戶外運動邊跑邊充電；建築外牆、室內窗簾也可貼上鈣鈦礦電池發電。此外，太陽能電動車頂的太陽能板，若使用鈦鈣礦代替矽晶，車子將變得更輕，可開得更遠，解決里程焦慮。」

研調機構Precedence Research預估，全球鈣鈦礦太陽能電池產業的規模，在2021年僅6億美元，但2030年將上看72億美元，換算成新台幣近2,200億元，年均複合成長率（CAGR）高達31.8％，吸引許多企業爭相競逐。

成立至今已8年餘的波蘭新創Saule，前年在當地開出全球第一條鈣鈦礦太陽能試產線，緊接著Saule在去年5月獲得Google入股，消息一出，鈣鈦礦在太陽能的地位立刻被推向新高峰。

專家表示，Google看好電子紙標籤需求，而以往電子紙需靠鈕釦電池供電，導入鈣鈦礦電池後，可利用室內照明光自供電，並透過Google雲端隨時編輯電子紙標籤，達到節能、有效率的物流管理。

從零磨技術　挑戰最大紀錄

不只波蘭，工研院綠能所組長林福銘告訴本刊，英國牛津大學成立的牛津光伏，也獲得當地政府基金大力支持發展鈣鈦礦；此外，鈣鈦礦電池發明國的日本，東芝（Toshiba） 、松下（Panasonic）等大企業已積極籌組聯盟，去年9月，西日本鐵路公司（JR West）更宣布預計今年上半開工的梅北車站，將規劃設置「鈣鈦礦太陽能電池」展示看板。

不過，林福銘觀察，鈣鈦礦目前最積極、喊最大聲的仍是中國，尤其這十年來，在政府的補貼與龐大內需帶動下，中國太陽能產業已大到一定規模，相關業者賺到錢後，在新材料研發方面也不手軟，仍是不可輕忽的勢力。

因看好鈣鈦礦發展趨勢，陳來助去年成立「台灣鈣鈦礦科技」，並且結合奈赫先進應材與勤友光電，共同打造國內自主供應鏈，希望台灣在次世代太陽能市場能取得主導權。不為人知的是，這家公司的誕生，竟與一張來自上海太陽能業者的鈣鈦礦設備訂單有關！

陳來助表示：「這家上海太陽能業者嘗試打破全球紀錄，生產全球最大面積的太陽能板，但因大部分矽晶太陽能設備商最多只做到12吋板，所以便將腦筋動到鈣鈦礦電池身上。一般來說，太陽能設備廠商一聽到大面積通常會打退堂鼓，但當時勤友光電正在轉型，決定挑戰看看。」

談起雙方合作過程，陳來助以「吃足了苦頭」「咬著牙撐下去」形容。陳來助說：「實際跳下去才發現，生產鈣鈦礦太陽能看似比矽晶單純，但一點也不簡單。客戶只知道要創紀錄做大，但新技術幾乎是從零開始，光是如何將材料塗抹均勻，厚度多少才符合標準，就來來回回不斷更改，導致成本一直增加。」

水星一號線　台廠合作打造

經過層層考驗，勤友的中國客戶終於在去年發表全世界第一片「2公尺乘1公尺」，如雙人座沙發大的鈣鈦礦太陽能，震驚業界。此時，陳來助也意識到：「新產業的建立一定得靠設備，而為了不受客戶更改規格引發成本上升等問題，公司必須化被動為主動，從材料、製程研發到設備等等，完成一條龍產業自主，於是便與奈赫先進合作，並成立台灣鈣鈦礦科技。」

在陳來助帶領下，台灣鈣鈦礦科技去年9月對外發表國內第一片10乘10公分、被命名為「水星一號線」的鈣鈦礦太陽能電池，雖然沒有打破紀錄，但面積已比實驗室階段大上100倍，正式宣示國內第一條鈣鈦礦試產線成形。「因水星是最靠近太陽、跑最快的行星，代表我們要帶領台灣跑在最前面。」陳來助信誓旦旦地說。

為證明「水星一號線」已可導入商業應用，採訪當天，陳來助親自示範內有導入台灣鈣鈦礦科技電池的電子顯示器，利用個人手機連線上網，透過App輸入文字就能秀出記者名字，他解釋，這個解決方案包括能源、通訊與顯示3大模組，全部是台灣製造，各型會議今後就不用重複製作告示牌，符合重視淨零碳排與永續的企業客戶需求。

陳來助透露，台灣鈣鈦礦科技正與台塑洽談中，「台塑本身在矽晶太陽能封裝材料已有不錯的技術與市場，鈣鈦礦太陽能是完全不同的領域，等於是一個新商機，他們（台塑）對這項新材料有很高的興趣。」

串疊型電池　評估5年量產

其實，鈣鈦礦並非只能單一使用，林福銘表示，鈣鈦礦另個最大的優點，是能與矽晶搭配使用，以「串疊型太陽能」的型態在全球掀起新風潮，日前就有瑞士科學家，研發出轉換效率超過3成的紀錄，超越了矽晶太陽能29％的上限。

2021年3月，聯合再生就與台灣大學合作開發鈣鈦礦及矽晶的串疊型電池，透過兩種材料互補，轉換效率可達26％，此一研究隨之也發表在國際期刊並申請專利。聯合再生技術長游鎮博向本刊表示：「鈣鈦礦與矽晶在吸收光的波度具有互補作用，兩個結合在一起，類似一個當上電池，一個當下電池，發揮『1加1大於2』效果。」

游鎮博進一步指出，與台大合作過程挑戰不小，最大困難是如何將鈣鈦礦均勻疊在矽晶之上，內部評估，這樣的產品最快4到5年可走入量產，已比過去一些新材料進展快許多。

與矽晶互補　穩定度待突破

由新日光、昱晶與昇陽光電3家太陽能廠整合而成的聯合再生，是目前少數在鈣鈦礦材料進行開發研究的台灣太陽能業者，業內人士認為，聯合再生願意砸資源在先進材料的開發，應該是親身經歷國內太陽能產業從起到落，特別是2010年中國祭出補貼、瘋狂擴產、低價競爭，一路被打趴的慘痛教訓後，力求在高階技術有所突破。

對此，游鎮博坦承，唯有以矽晶為基礎再掌握其他獨門技術，並將專利保留台灣，才能避免歷史重演，除鈣鈦礦，公司也深耕TOPCon（穿隧氧化層鈍化接觸）與HJT（矽晶異質接面）等高效太陽能電池技術，提升長期競爭力。

林福銘表示：「主流矽晶太陽能發展超過60年，轉換效率已達物理極限，過去陸續都有不少新材料被發現，希望能有所突破，其中，第二代化合物的銅銦鎵硒（CIGS）、砷化鎵（GaAs），效率雖高但成本貴；後來的有機太陽能或染敏太陽能，成本雖低但效率不佳，無法成為主流。鈣鈦礦與矽晶互補性高，能幫矽晶拉高轉換效率，有機會勝出。」

林福銘分析，鈣鈦礦可說是異軍突起，與獨領風騷的矽晶擦出火花。然而，這個類似湯湯水水的溶液型態材料，易造成基板薄膜較不均勻且粗糙等問題，導致使用壽命、穩定與可靠度等效能仍待克服。未來，誰能從材料端率先突破，誰就能掌握先機。

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