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鈣鈦礦

鈣鈦礦
​鈣鈦礦 (Perovskite) 為一種統稱,泛指有相似結構的金屬鹵化物材料
它是一類具有特定晶體結構的材料。近年來,鈣鈦礦因在太陽能電池上的應用而受到高度關注,主要原因在於其具備高光吸收效率、可調式能隙、製程溫度低與成本相對低廉等優勢。相較於傳統矽基太陽能電池,鈣鈦礦材料有潛力在提升轉換效率的同時,降低生產門檻,因此被視為新一代光電材料的重要發展方向。

鈣鈦礦製成原理

核心結構

鈣鈦礦

其中A代表有機或無機陽離子

B是金屬陽離子(常見的是鉛或錫)

X是鹵素陰離子(碘化物或氯化物)

原始的礦物鈣鈦礦啟發了這一結構,

但用於太陽能電池的鈣鈦礦材料是經過合成設計,以最大限度提高光伏性能。

ABX₃晶體結構

鈣鈦礦

由於鈣鈦礦材料在環境中容易降解、影響使用壽命。研究發現,添加多種有機和無機離子的鈣鈦礦太陽能電池可大幅提升性能和穩定性,因此科學家為了調配出最好的鈣鈦礦材料,加料不手軟,成份也愈來愈複雜。

「食材」組成

鈣鈦礦的關鍵優勢

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高效率

效率快速提升

​透過調整配方

優化對不同光譜的吸收。

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低成本

可使用溶液法大面積製造

降低設備與能耗

鈣鈦礦

可撓曲

可製成極薄的薄膜

具備可彎曲、撓性

能應用於曲面或不規則表面

鈣鈦礦太陽能在建築應用的潛力

在全球淨零轉型的趨勢下,綠色能源已不再只是產業選項,而是建築領域無可迴避的核心課題。根據統計,建築部門約占全國 37% 的溫室氣體排放,涵蓋用電、空調、照明與建材生命週期等多個面向。

面對減碳壓力,台灣政府近年積極推動建築能源轉型,並提出「會發電的建築」作為重要策略,期望透過在建築本體導入再生能源,讓建築從能源消耗者轉變為能源生產者,以降低整體碳排放。

在此背景下,新型鈣鈦礦能源逐漸受到關注。相較傳統矽晶太陽能板,鈣鈦礦具備高轉換效率、材料輕薄、可撓曲及外觀設計彈性高等特性,更有潛力與建築外牆、玻璃或遮陽結構結合,減少對既有建築美感與空間配置的影響。因此,鈣鈦礦被視為下一代建築整合型太陽能(BIPV)發展的重要關鍵技術。

專家怎麼看?

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太陽人全民電廠
執行長

陳威丞

台鈣科

台灣鈣鈦礦科技公司
​行銷專員

​邱筱媛

教授

國立台北科技大學
分子學系教授​

蘇昭瑾

截圖 2025-11-17 上午1.10.37.png

​李建旻

台電
​配電工程師

生活中常見電子產品

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​手  機

沙粒紋理特寫
日    常
用    品
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感測器

沙粒紋理特寫
日    常
用    品
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電    子
標    籤

沙粒紋理特寫
日    常
用    品

零售電子標籤與各類低功耗裝置,如感測器,長期以來受限於電池需頻繁更換,不僅增加維修成本,也衍生環境負擔

 

以歐盟為例,2020 年可攜式電池銷售量高達 22.9 萬噸,實際回收量卻僅 9.9 萬噸,回收率約 43%;其中,一顆未妥善處理的鈕扣電池,甚至可能污染近 600 公噸的飲用水。

 

正因電池使用所帶來的成本與污染問題,產業開始尋求替代方案。由於鈣鈦礦太陽能可在弱光環境下穩定運作,其特性被認為特別適合應用於電子標籤、感測器與貼片等低功耗裝置。

鈣鈦礦製成原理

鈣鈦礦太陽能的低光環境優勢

海洋碼頭日落

​弱光環境下的發電優勢

綠蔭拱門景觀

更廣的光譜吸收能力

太陽能和風力渦輪機

下一代太陽能材料的潛力

矽晶太陽能

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太陽能供電家庭
矽晶太陽能是目前市場上最成熟、應用最廣泛的太陽能技術,主要利用高純度矽晶片作為吸光材料,將太陽光轉換為電能。由於製程穩定、使用壽命長轉換效率高,矽晶太陽能長期以來被視為太陽能產業的主流技術。

目前市面上的太陽能板,多數皆以單晶矽或多晶矽為主,廣泛應用於屋頂型太陽能系統、大型地面型電站及工業用電設施。不過,矽晶太陽能的製造過程需經高溫、

高壓環境耗能較高,也使其生產成本相對其他新型太陽能技術來得昂貴

未命名設計

相較之下,鈣鈦礦太陽能屬於新世代材料,具備低成本製程簡單可在柔性基板上製作等優勢,能以噴塗或旋塗的方式低溫製成,展現極高的光電轉換潛力。

然而,鈣鈦礦目前仍受限於穩定性環境敏感度,容易受濕氣與高溫影響而衰退。因此,矽晶代表「成熟與穩定」,而鈣鈦 礦象徵「創新與潛力」,兩者之間的競合正逐漸推動太陽能技術進入新時代。 

減少碳足跡
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太陽能
截圖 2025-11-18 上午6.36.23
截圖 2025-11-18 上午6.47.57

你知道電池回收率不到一半嗎?

我們為什麼要「去電池化」?
• 歐盟 2020 年賣出 22.9 萬噸電池,卻只回收 43%
• 一顆鈕扣電池若亂丟,可污染 600 公噸飲用水
• 感測器、電子標籤等裝置長期更換電池=高成本&高污染

想改變這一切,
用自供電設計減少浪費與碳足跡

用太陽

取代電池

挑戰

與未來

實際應用

鈣鈦礦實際應用

創能窗
汽車
光電溫室

矽晶技術憑藉製程成熟與成本優勢,目前仍穩佔大型地面電廠與平坦屋頂的主力市場。在這些開闊區域,鈣鈦礦將與矽晶正面競爭,共同角逐標準化發電場域的市佔率。

太陽能
太陽能

鈣鈦礦具備輕薄與可撓曲特性,能突破傳統限制,整合於建築玻璃、圓弧立面等複雜曲面。這種高度的應用彈性,使其能與矽晶技術達成場域互補,填補都市綠能的空白。

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記者:徐蓓洳、吳宛融、劉采妮
文字:徐蓓洳、吳宛融、劉采妮
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、劉采妮
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