採用印刷技術、以此前一半成本即可製造的「鈣鈦礦型」太陽能電池9月啟動全球首次量産。波蘭初創企業將把鈣鈦礦太陽能電池作為在建築物外牆等處設置的電池來供貨。英國和中國的企業也將在2022年啟動量産。鈣鈦礦太陽能電池價格低廉，不受設置場所制約，如果能成功普及，全球可再生能源的比例或將提高。

 

       鈣鈦礦太陽能電池是在薄玻璃和塑膠基板上塗抹液體後燒製而成。與通過矽結晶生長而製成的傳統「矽型」太陽能電池相比，製造成本下降。矽型太陽能電池的設備批發價為每千瓦500～1000美元，而鈣鈦礦型預計僅為一半左右。此外，重量僅為矽型的十分之一，便於安裝在建築物和純電動汽車（EV）上。

 

       如果印刷在塑膠等柔軟的基板上，還能夠彎曲，設置於建築物的外牆等處，把街頭變為可再生能源的「發電站」。將光能源轉變為電力的轉換效率為10～20％左右，雖然低於矽型的最高20％水準，但具有充分的優點。

 

 

       波蘭的初創企業Saule Technologies一直推進量産的準備工作。5月開設了包括試生産線在內的全球首座工廠。9月開始供應為超市等處的電子價簽輸送電力的室內用電池。該公司表示「銷售價格尚未確定」。

 

       據悉在光線比室外弱的室內，轉換效率為20％，相對較高。Saule採取了減少印刷過程中的多餘化學反應、使用適合量産的噴墨印表機等措施。

 

       工廠具備每年生産4兆瓦電池的産能。首先瞄準今後將增加的面向智慧家電等物聯網設備的市場。力爭數年後供應與建築物外牆結合、或設在屋頂上的電池和純電動汽車電池。

 

 

       此外，源自英國牛津大學的初創企業Oxford PV開發了在矽型之上疊加鈣鈦礦型、使之結合起來的「串聯型」太陽能電池。尺寸為15.6釐米見方，轉換效率達到29.5％，屬於世界最高水準。

 

       7月Oxford PV宣佈在德國勃蘭登堡州建設了工廠。力爭年産100兆瓦，2022年啟動量産。2020年11月從勃蘭登堡州獲得用於工廠建設的880萬歐元補貼。

 

       在日本國內企業中，東芝受到關注。東芝在700平方釐米左右的薄膜型電池上實現了世界最高的14.1％的轉換效率。據悉通過在材料的組合與塗佈方式方面下工夫而實現了高轉換效率。

 

 

       東芝還在開發利用錫代替存在環境污染隱憂的鉛的技術。計劃到2025年銷售設置在工廠和建築物屋頂、轉換效率達到約13～18％的産品。

 

       中國的初創企業大正微納科技公司將自2022年春季啟動銷售。預計轉換效率為13～15％左右，據悉該公司從日本企業等採購薄膜基板、獲得技術指導。

 

       國際競爭激烈的原因是鈣鈦礦太陽能電池容易生産和涉足。日本桐蔭橫濱大學特任教授宮坂力表示，「由於需要溫度和濕度的管理，在高溫多濕的國家，需要追加的設備成本，多少困難一些」，難題僅此而已。

 

       日本資源能源廳4月發佈的資料顯示，日本每平方公里平地的太陽能電池的裝機容量截至2019年度為426千瓦。在歐美、中國和印度等主要國家中，日本尤為突出，達到居第2位的德國的2.3倍。與人口和電力需求相比，日本平地面積小，太陽能電池的設置較為集中。

 

       在日本，出於對沙土流失、影響景觀和生態系統等的擔憂，越來越多自治體制定了限制太陽能發電設備設置的條例。地方自治研究機構的統計顯示，截至2021年7月29日，兵庫和歌山等4縣的約160個自治體制定了相關條例。

 

       要增加可再生能源，需要在建築物外牆、屋頂、汽車外板和蓄水池之上等地點大量設置太陽能電池。鈣鈦礦型有可能成為王牌。

　

       日本發明者未申請國際專利

 

       鈣鈦礦太陽能電池由桐蔭橫濱大學特任教授宮坂力於2009年發明。這是成為諾貝爾獎候選的劃時代的太陽能電池。重量輕且柔軟，能用於傳統的「矽型」無法設置的場所。

 

       鈣鈦礦太陽能電池的轉換效率較以往提高，但耐久性方面曾存在課題。隨著用薄膜和薄玻璃覆蓋外側的加工技術等取得進步，鈣鈦礦太陽能電池走近了實用化。太陽能電池還有一種採用銅和銦等化合物的「化合物型」，但轉換效率僅為約10％，其利用並未明顯擴大。

 

 

       鈣鈦礦太陽能電池是在日本誕生的技術，但觀察智慧財産權，可以看到存在很大的漏洞。這是因為發明者宮坂力沒有在海外取得關於該技術基礎部分的專利。由於申請手續需要鉅額費用等理由而未取得專利，結果讓無需支付專利使用費的海外企業搶先。

 

       宮坂在2009年發明瞭鈣鈦礦太陽能之後，通過自己創立的初創企業Peccell Technologies在日本國內取得了約10項專利。據悉掌控了製造鈣鈦礦太陽能電池所需的基本部分。日本國內的企業進行開發時，基本上都需要支付專利使用費。

 

 

       另一方面，宮坂在海外並未申請專利。宮坂回顧稱，「沒想到會發展成如此有潛力的技術」。據他表示主要是因為申請、審查和註冊等手續需要在每個國家和地區花費數百萬日元以上的費用。

 

       即使在國際上沒有申請專利，如果獲得日本國內的專利而被公開，也能從海外瀏覽相關資訊，成為開發的參考。如果是大學的研究，很多情況下論文內容也會對外公開。

 

       在海外推進量産化的企業的高管當中，不少人曾在日本的大學參與過鈣鈦礦太陽能電池的研究，或者其熟人是相關研究人員。實際情況是，日本的相關知識和技術已在事實上流出。

 

       海外企業無需支付專利使用費，而且融資的手段也多，有利於實用化。據了解太陽能電池開發動向的東京大學的瀨川浩司教授指出，中國「達到日本數十倍、佔全球整體一半的逾1萬人從事相關研究開發」。人才數量的壓倒性差距或將對今後的産業競爭力造成明顯影響。據悉日本的不少大企業也缺乏投資於新技術的餘力。

 

       日本政府正在完善國際專利取得支援和為防止技術外流等提供支援的制度。如何減少被忽視、未能獲得支援的技術，推動産業化？日本需要採取不光是依靠研究人員的國家戰略。

 

       日本經濟新聞（中文版：日經中文網）三隅勇氣、草鹽拓郎

 

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