第三代「鈣鈦礦」太陽能來了！專家解密：鈣鈦礦具備哪些技術優勢？可應用的領域有哪些？
在全球能源加速轉型的背景下，太陽能因其再生、潔淨的本質成為台灣等地的重要選項。主流太陽能板以矽作為材料，但受限於其物理特性，無法持續提升轉換效率及延長使用年限。近年來，以鈣鈦礦為基礎的新材料技術，正帶動第三代太陽能科技的發展。
鈣鈦礦具備高效轉換、小型化及可攜帶等優勢，有望突破既有太陽能板的應用侷限。雖然商業量產尚在起步階段，但其技術及應用上的創新帶來了樂觀的市場展望。
以下 Q 為數位時代總編輯王志仁提問，A 為台灣鈣鈦礦科技董事長陳來助的回答，陳來助將深入說明鈣鈦礦太陽能的技術原理、產業發展、台灣的潛在優勢及未來應用前景。
Q1：鈣鈦礦是什麼？
A： 鈣鈦礦（CaTiO₃）是一種立體結構的新型合成材料，不需挖礦可經由人工合成而得。2009 年，日本宮坂力（Tsutomu Miyasaka）教授發現在該立體結構下，若替換一些金屬，會成為有機金屬鹵化物（Organometallic halide，化學式為 ABX₃），可帶來極佳的光電效應，因而開啟第三代太陽能技術。
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Q2：太陽能產業發展進程為何？鈣鈦礦太陽能為何興起？
2009 年宮坂力教授發現鈣鈦礦結構之前，全世界把太陽能定義成三代：
第一代：矽晶太陽能
第一代太陽能以「矽晶材料」為基礎。自 1963 年興起，起初是為了解決太空船的能源需求，成本高昂但也在所不惜。後來兩次石油危機讓大家開始考慮替代性能源。2000 年歐洲開始考慮能源轉型，德國最先施行 FIT 制度（Feed-in Tariff，躉售制度），鼓勵民眾裝太陽能，並由政府以高於市電（傳統能源）的價格（如高於當時市電的 7 倍）向民眾買電，並簽約 20 年。隨著未來技術進步、成本降低，則到第 7、8 年時安裝者便可以賺到錢，此舉將可加速能源轉型。而隨著太陽能技術的成熟，2005 年也展開全球大規模的太陽能發展，全世界發現此制度可加速能源轉型，因此吸引美國、日本紛紛效仿。
然而這項制度在運行幾年後，卻發生了兩個與預期的落差：第一，能源價格上升，受到國際局勢，如俄烏戰爭的影響，導致有時候安裝再生能源（例如太陽能）反而比市電便宜。原先制度設計需長時間才能回本，但能源價格的波動變化，回本速度加快，也改變了市場動態。第二，技術進步速度超預期，使太陽能成本短時間內就遠低於傳統電力。
第二代，薄膜太陽能
因技術發展速度超預期，且太陽能具有市場潛力，許多廠商便開始發展第二代太陽能。其設計理念是希望以薄膜技術來取代矽晶太陽能的製程（涵蓋：挖矽礦、用 1200-1500 度高溫拉單晶、切片、送工廠做電磁片、模組、到系統）。
在拉單晶環節中因牽涉「電力成本」的問題，才設想如不拉單晶，而是在玻璃基板上鍍一層薄膜，期望材料厚度與成本能大幅下降。然而，薄膜太陽能的品質卻遠不及矽晶，其最高效率更限制在10%～11%，始終無法突破。隨著矽晶製程的成熟和規模化，生產成本已大幅下降，薄膜太陽能反而失去了原有想像中的價值優勢。市場上多數薄膜廠商後來都失敗退出，目前僅剩下少數美國公司，如第一太陽能（First Solar）仍在投入。
第三代，鈣鈦礦太陽能
當時，研發界設想以「有機合成」的方式，直接在大型薄膜上生成材料，不僅省去高溫單晶拉製的繁瑣製程，還能擴大應用面積，同時兼顧高效率，將會是重大突破。伴隨著宮坂力教授發現鈣鈦礦結構後，便發現其潛力竟比矽晶還高，因矽晶太陽能在商業量產的極限為 25%～26%，鈣鈦礦卻可高達 30%～40%。雖尚不知鈣鈦礦的物理上限到多少，但被認為是現在全世界生產製造太陽能中最厲害的技術。
Q3：鈣鈦礦太陽能的產業化進展到哪裡？台灣具有什麼優勢？
A： 2015 年左右，鈣鈦礦技術逐漸從科學研究走向產業化。2020 年，已能製造「2m×1m」的大型板材，代表已達到「工業化生產」的技術門檻。
現在全世界有 15 個國家正在投入鈣鈦礦產業化，台灣正是其中之一，並具有以下三個發展優勢：首先，台灣熟悉大型化生產，並長期深耕半導體和太陽能產業，有完整的材料工程基礎與成熟的供應鏈整合經驗，並且不需要「從零開始」，能快速銜接並深化新材料量產技術。其次，鈣鈦礦產業起步時間全球差距極小，台灣並未像過去技術轉移階段有明顯落後，而是與國際同步佈局，有機會早期建立競爭優勢。
第三，台灣企業善於製程創新、設備開發與系統集成，加上在材料配方自主研發與智慧財產權累積方面有高度積極性。在國際專利環境下，因宮坂力教授已對外公開鈣鈦礦結構，故台灣可專注於獨特製程、設備、配方及其相關智慧財產的研發與布局，降低專利障礙，提升全球競爭力。
Q4：鈣鈦礦具備哪些技術優勢？可應用的領域有哪些？
A： 鈣鈦礦具有三個賽道：
1. 效率賽道
鈣鈦礦材料在太陽能轉換效率上展現強大潛力，理論上能突破過去矽晶的物理極限（26%），目前已具備超過 26% 效率的技術成果。未來隨著產業化推進，預期模組效率可望於 2026 年提升至 28%，2030 年達到 30%。這將帶來破壞性創新，有效改變現有太陽能產業的生態格局。
2. 應用賽道
鈣鈦礦材料本身擁有高設計彈性，具「透光、輕薄、彎曲、軟性」等特性，突破過去傳統太陽能板只能安裝在屋頂等平面場域的限制。可應用於都市大樓立面、智慧窗戶、農電共生溫室、垂直電廠、物聯網裝置分散式供電等多元場景。有些應用像歐洲的電子標籤，因使用大量鈕扣電池形成回收困境，未來可望藉由光能自供取代一次性電池，降低污染並推動 IoT（物聯網）裝置的無線充電。農業領域則可運用可控光譜的鈣鈦礦板實現農電共生，如在溫室下種植小番茄，同時兼顧植物光合作用與太陽能發電。
3. 創新賽道（感測與跨界應用）
鈣鈦礦不只發電，還能發光、成為高靈敏度感測器，尤其適用於 X-ray 感測器。在醫療產業，相較傳統感測材料，其對輻射的靈敏度高，有研究指出可以降低 9 成醫療檢查中病患接受的輻射量。而在牙科、醫學影像或機場安檢等場景中，因鈣鈦礦感測器也具備柔軟的特性，故可以貼合人體、曲面或設備表面，帶來更高安全性與準確率。另一個是可大量應用於工業檢測，如美國老舊的基礎建設，如地下瓦斯管線，協助監控結構與早期異常警示。
Q5：鈣鈦礦太陽能在全球能源轉型中扮演何種關鍵角色？
A： 預估到 2030 年，全球太陽能裝機容量將由今年約 500 GW（Gigawatt，功率單位）翻倍至 1000 GW，以低成本、高效率的太陽能加上儲能，有望支撐各地大量的能源需求。台灣應把握換機潮（舊矽基板更換為新型高效模組）、發展垂直電廠與農電共生，並積極投入新材料與智慧財產權競賽，將自身定位為新能源技術與產品的輸出型產業。這種多元應用潛力，使鈣鈦礦成為新材料世代的重要突破口，不僅呼應全球新能源與減碳趨勢，更為人類生活帶來全新的轉型可能。