美研發超高速鈣鈦礦製程，一分鐘製出 12 公尺太陽能薄膜
作者 Daisy Chuang | 發布日期 2020 年 11 月 27 日 

鈣鈦礦太陽能身具轉換效率高、製程相對簡易與環保優勢，但在實現規模商業化、更普及之前，得解決不穩定與加速製造速度等問題，以免跨不出「死亡之谷」，對此，史丹佛大學為加速鈣鈦礦電池發展，也研發出專用的「快速製造設備」，一分鐘就可以製造出 12 公尺的鈣鈦礦薄膜。

史丹佛大學博士後 Nick Rolston 表示，鈣鈦礦太陽能正站在商業化與失敗的交叉路口上，過去有好幾百萬的資金投入該技術，但如果可學家沒有在 3 年內突破電池穩定性困境，未來可能就會以失敗收場錢包逐漸見底。

鈣鈦礦太陽能電池是由便宜、豐富的碘、碳和鉛化學物質製成的晶體，可以在水中以近沸點的溫度下成長，與傳統需要 3 千度高溫精煉的矽晶太陽能電池相比，所需能源較少，且鈣鈦礦重量輕、又可以製成可撓模組，太陽能板設計能更加多樣，更何況轉換效率還達 25%。

只可惜這項技術距離跨出實驗室大門還要一段時間，目前轉換效率較高的鈣鈦礦太陽能電池，其實尺寸跟指甲差不多大，一旦擴大尺寸，電池就會產生缺陷與針孔（pinholes），效率大打折扣。

對此，團隊打算在實驗室製造出全新小型示範設備。團隊透過專利的快速噴塗電漿技術，以兩個噴嘴來造鈣鈦礦太陽能薄膜，首先先將化學溶液噴塗到底層玻璃上，再用另一個噴嘴釋放出高反應性的離子化氣體或電漿，Rolston 表示，傳統製程要烘烤鈣鈦礦溶液 30 分鐘，但電漿技術可以加速液態鈣鈦礦轉變成薄膜的速度。
團隊研究指出，新型的快速噴塗製程每分鐘能製造出 12 公尺的鈣鈦礦薄膜，比矽晶太陽能電池快上 4 倍，除此之外，製造成本也比較低，每平方英尺 0.25 美元，遠比矽晶太陽能的 2.5 美元還要便宜許多，其功率轉換效率也達 18%，放置 5 個月，轉換效率則降到 15.5%。

Rolston 表示，團隊希望這項技術能被廣泛地使用，雖然電漿處理系統聽起來非常 fancy，但其實我們可以用合理的價格在市場上購入。

目前矽晶太陽能每度電成本已降到 5 美分，為市面上最常見的太陽光電技術，但隨著科技日新月異，也有許多潛在技術在暗處冉冉發光，Rolston 認為，若能製造出 30 年不衰退的鈣鈦礦太陽能模組，就能將每度電成本降到 2 美分以下，為此團隊下一步是打造更好用的防潮封裝技術。

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（首圖來源：史丹佛大學）