可彎曲的太陽能電池可以在大樓外牆發電(日本電巧社)

      在輕便可彎曲低價的「鈣鈦礦型太陽能電池」的相關專利方面，中國正在提升存在感。2021年的申請數量為70項，達到日本的近4倍。按過去20年的累計來看，日本仍居於首位。

 

      鈣鈦礦型太陽能電池可通過塗佈類似塗料的材料而製造。預計製造成本僅為通過使矽晶體生長來製造的傳統「矽型」的一半，重量可以降至十分之一。由於重量輕、可彎曲，如果安裝在以往難以安裝的建築物等的牆壁和屋頂上，發電場所將擴大，可以創造新的市場。預計將在2020年代後期普及。

 

      日本經濟新聞社委託運營專利資訊等的科睿唯安日本(Clarivate Analytics Japan、位於東京港區)，對在2個國家以上申請的相關專利進行了調查。針對截至2023年11月9日公開的約20年的1309項專利，按國家、地區和組織進行了分析。

 

      全球的申請數量在2021年達到180項，10年裏增至45倍。目前起拉動作用的是中國和南韓。日本在年度申請數上截至2019年連續5年排在首位，但2020年被中國和南韓超越。2021年中國的申請數為70項，大幅超過排在第二位的南韓(39項)和日本(19項)。

 

 

      中國在有關鈣鈦礦型電池的學術論文數量上也明顯超過其他國家。如果在著眼於産業化的專利申請方面保持這種勢頭，中國佔據優勢的可能性很高。按組織類別來看，寧德時代新能源科技(CATL)排在第7位。初創企業大正微納科技於2022年7月開始在大型面板領域啟動世界首次量産，在實用化方面走在前頭。

 

      開發出鈣鈦礦型電池的是日本桐蔭橫濱大學特聘教授宮坂力，日本企業在技術開發方面一直處於領先。按專利有效的過去20年的累計來看，日本依然位居首位。日本的累計申請數為274項，排在首位。與排名第二的美國一起，先於其他國家啟動相關專利的申請。根據其他競爭企業的關注度等對專利競爭力進行評分的專利評分的合計分數也排在首位。

 

 

      正在積累專利的企業在日本也很多。在各組織的排名中，松下控股(HD)和積水化學工業等3家企業進入前10名。松下控股的優勢在於將光轉換為電的世界最高水準的轉換效率，將在2028年之前投放市場。松下控股的材料應用技術中心1部部長金子幸廣表示，「能夠製造可在一定程度上透光、貼在窗戶上的電池」。

 

      積水化學工業的優勢在於耐久性。鈣鈦礦的晶體怕水和空氣。認為在室外使用時變得重要，提高了晶體的耐久性和保護性密封材料的性能。2023年開始在自有大樓的外牆等處進行驗證試驗，力爭2025年實現商業化。東芝在用於大面積生産鈣鈦礦太陽能電池的塗佈技術方面具有優勢，力爭2025年左右實現實用化。中國企業的量産産品以玻璃基板為主，而日本企業則在通過適合輕量化、柔軟性高的薄膜基板提高耐久性的技術領域具有優勢。

 

      富士經濟3月份發佈的預測顯示，2022年為320億日元的鈣鈦礦型電池的世界市場規模，到2035年將達到1萬億日元。除了與建築物的建材形成一體的類型外，預計與矽型電池重疊、提高發電效率的産品也將普及。預計到2020年代中期，中國和歐洲將正式開始量産。

 

   

      鈣鈦礦型電池普及面臨的技術課題主要有兩個。首先是大型化會令太陽光轉化為電能的效率下降這一點。由於很難在廣大面積上均勻塗抹材料，效率降低數個百分點的情況很多。

 

      第二是耐久性。當與空氣和水接觸後，添加到太陽能電池中的添加劑會吸收水分，太陽能電池將劣化，結果性能下降。即使用薄膜或玻璃加以密封，光和熱也會劣化。産生電力的發電層的壽命約為10年，不到矽型的一半。必須採取開發新的密封材料來保護晶體等措施，以提高其耐久性。

 

      與此同時，影響創新的核心技術也主要有兩項。首先是在構成發電層的晶體結構上下功夫，提高轉換效率和耐久性。第二點是開發在保持轉換效率的前提下，在廣大面積上以低廉成本塗佈太陽能電池材料的技術。

 

 

      日本企業在晶體結構相關的基礎研究方面已取得多項專利，在均勻塗抹材料的技術方面目前也處於高水準。不過，今後中國的企業和研究機構有可能加速有關晶體結構和材料塗佈的技術開發。

 

      另一方面，中國的優勢在於較早就為確立生産技術而行動起來。富士經濟的專家川合洋平表示，「即使量産初期成品率不佳，也可以通過反覆試驗進行改善」，對中國的行動給予高度評價。

 

      日本在矽型光伏領域也有過在技術上領先，但被成本競爭力更高的中國企業奪走全球市佔率的痛苦經歷。川合表示「日本以專利和技術為武器與海外企業展開合作、將太陽能電池的製造交給海外也是一種手段」。如何開拓即將形成的市場？戰略制定很重要。

   

  日本經濟新聞（中文版：日經中文網） 草鹽拓郎、福井健人

  

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