彎曲自如的太陽能電池：日本與中國展開爭奪戰，被迫提前布局，即使便利，但性能與成本等課題仍待解決（後篇）

發電效率

「可彎曲太陽能電池」（鈣鈦礦太陽能電池）之基礎技術由日本科學家所開發。其主要發電材料碘素可由國產供應，日本亦擁有卓越的製造技術。日本政府基於產業政策，希望投入研發補助金以扶植產業，其原因便在於此。

然而，若要真正進入商品銷售的階段，仍有數道必須跨越的難關。其一為「發電（轉換）效率」，即光能轉為電能的效率。在國立研究開發法人產業技術綜合研究所（產總研）率領有機太陽能電池研究團隊的村上拓郎如此說明。

「太陽能電池越小，獲取電能的效率越高。學術論文裡常以數平方公釐的小正方形為研究案例，因此『可彎曲太陽能電池』呈現24-25%的高發電效率。不過，當商品化而擴大面積時，使得電阻增加，或是材料內部出現孔洞，導致發電效率下降。」

實際上，關於可彎曲太陽能電池的發電效率，積水化學工業測試出30平方公分大小最高達15%，東芝的數據則是703平方公分達16.6%。產總研指出：「目前鈣鈦礦太陽能電池的發電效率，仍低於既有的矽晶太陽能電池，」此為未來待解決之課題。

濕氣阻絕戰

「可彎曲太陽能電池」極易受濕氣侵蝕。未包覆保護膜時，僅以指尖觸碰，或是吹氣，發電層立即變色失效。

阻絕濕氣的關鍵在於發電層保護膜的品質。產總研的村上拓郎提到：「或許有些令人意外，例如製作塑膠瓶的PET樹脂膜，每平方公尺每日的透水量為數十公克。若要使用於『可彎曲太陽能電池』，則須將透水量降至10萬分之1。」

（左）產業技術綜合研究所實驗室，（右）為了維持濕度低於1%，另外在其他房間設置大型除濕裝置（筆者攝影）

如此特殊的護膜為「主要高成本因素，各公司正競相思考如何降低成本」（東芝能源系統鈣鈦礦太陽能電池開發組長淺谷剛）。此外，膜間黏合劑外側的細微縫隙亦可能滲入濕氣。積水化學則運用獨家的「封止」技術防止水分入侵。

太陽能電池暴露在日曬、雨淋、風吹等惡劣的自然環境。以玻璃板覆蓋的矽晶太陽能電池壽命為25年，相對於此，目前的「可彎曲太陽能電池」僅有10年壽命。積水化學希望「明年能提升至20年」。

矽晶太陽能電池的過往慘痛實例

即使技術尚待精進，積水化學擬於2025年，東芝則計劃2025至2030年度初即推出新商品。主張脫碳的日本首相岸田文雄表示，「2025年」為實用量產化的目標，更助長此趨勢。

加速商品化的主因乃與海外對手的激烈競爭，各家皆欲搶佔先機。除了中國的大正微納科技在2023年開始建設大型生產線，出自英國牛津大學的新創企業計劃在2025年量產。雖然海外競爭對手不一定能產出足以競爭的商品，但對於日本企業而言，已經沒有時間等到完美的產品開發後再進行販售。

即使產品率先量產問世，其後仍將面臨激烈競爭。日本曾在矽晶太陽能電池市場遭逢挫敗，2000-2007年間，日本曾居世界首位，市占率一度高達50%。不過在2008年後，中國低價產品席捲市場，目前包括日本國內市場，全世界幾乎都是中國製造。

在新型太陽能電池領域，日本企業雖然擁有數項優秀技術，積水化學PV專案負責人森田健晴強調：「為了避免重蹈矽晶太陽能電池的覆轍，採取與過去不同的方式，必須獲得政府強化量產支援，在品質與成本兩方面皆勝出不可。」

經營邏輯與政府意圖

雖然「可彎曲太陽能電池」的原料便宜，但周邊材料昂貴，生產初期的設備投資亦負擔沉重，導致生產成本高昂。此外，耐久性與發電效率仍待提升，若與矽晶電池正面競爭，恐因價格戰，陷入虧損困境。

日本各企業皆強調「可彎曲太陽能電池」的「便利性為賣點」，適用於矽晶電池難以裝設之處，「瞄準不同市場」（東芝能源系統次世代太陽能電池事業策略組長櫻井雄介）。目前聚焦於符合成本進行販售的利基市場。市場需求在某個程度上擴大，進入量產體制後，希望能降低成本。

另一方面，某位業界相關人士表示，對於此種市場區隔策略，「政府不會袖手旁觀」。以2050年為脫碳目標，日本政府欲「最大程度導入再生能源作為主力電源」（能源基本計劃），強調新型太陽能電池並非部分使用，而是需要更加的廣泛普及。由於包含碘等原料幾乎皆為國產，從能源安全的觀點來看，新型太陽能電池亦受重視。

這位業界相關人士憂慮地認為：「若製造商依政府期待，可能需將『可彎曲太陽能電池』投入初期難以盈利的領域。如果沒有配套措施便貿然實施，恐陷赤字虧損。」業界及作為使用者的地方政府向政府呼籲，若欲擴大銷售範圍，包含補助金等國家支援不可或缺。

根據時事通信的報導，日本經濟產業省2025年度預算的概算要求裡提出補助方針，擬請撥2555億日圓用於建構鈣鈦礦太陽能電池（可彎曲太陽能電池）等創新脫碳產品的國內供應鏈。

未來的主戰場在海外市場

今年5月，日本資源能源廳成立官民協議會，推廣新型太陽能電池，參與者包括太陽能發電各相關製造商；另一方面，作為使用者的日本經濟團體聯合會與日本商工會議所等經濟團體、JR各社、建設、住宅、不動產業者以及超過100個地方政府的名字在會場一字排開。這麼多地方政府前來參與的原因在於，各地擁有許多可以設置新型太陽能電池的公共設施。

協議會的目的之一在於「創造需求」。為了促進新型太陽能電池產業的啟航，需要獲得使用者的協力，同時要求製造商「完備生產體制」。不過業界坦言：「希望會議可以決定設置於何處等目標數字，否則即使要求建造工廠，亦難獲得企業內部批准。」

製造商目前專注於國內市場的普及，但未來主戰場則在國際市場。經濟調查公司的富士經濟預測，2040年「可彎曲太陽能電池」的日本國內市場規模約233億日圓，而海外將達2.4兆日圓，高達百倍以上的差距。

產總研的村上拓郎認為：「新型太陽能電池產品上市後仍需持續技術開發。此外亦須積極拓展海外市場，方能真正實現規模經濟效應，大幅降低成本。目前日本企業的技術在全世界仍具優勢，不過若無積極作為，恐如矽晶太陽能電池般，遭中國企業奪取市場。」

標題圖片：東京霞關資源能源廳。致力推廣「可彎曲太陽能電池」以實現脫碳（攝影：nippon.com編輯部松本創一）