在全球追求可持續能源的背景下，太陽能技術成為關鍵焦點。傳統矽基太陽能電池在效率與成本上受限，而鈣鈦礦太陽能電池因其高效率與低成本被視為未來方向。然而，其穩定性問題長期制約商業化應用。近年來，石墨烯技術的應用為解決此難題提供了新契機。
石墨烯技術提升鈣鈦礦太陽能電池穩定性
近期, 華東理工大學的研究團隊在鈣鈦礦太陽能電池穩定性上取得重大突破。他們發現，電池材料在陽光照射下會反復膨脹與收縮，導致晶體結構損壞。為此，團隊開發了一種超薄保護層，採用石墨烯與特殊透明塑膠製成，厚度僅為頭髮絲的萬分之一。
實驗結果顯示，這層保護層將材料的膨脹幅度從0.31%降低至0.08%，抗壓能力提升一倍。搭載此保護層的電池在模擬日常使用的強光高溫環境下，連續運行3670小時（約153天）後，發電效率仍保持97%，創下同類電池最長穩定工作時間的紀錄。
這一成果於2025年3月7日發表於國際頂級期刊《科學》（Science），顛覆了過去十年科學界主要從材料配方改良的認知，首次揭示物理損傷是穩定性差的隱藏殺手。相關專家表示，這項工作重新定義了提升穩定性的技術路徑，為後續研究開闢新方向。這項突破的意義與影響:
挑戰傳統認知：過去十年科學家主要從材料配方改良入手，而這項研究首次發現「物理損傷」是穩定性差的隱藏殺手。
開闢新方向：為後續研究提供了新的思路和方法，重新定義了提升穩定性的技術路徑。
實用前景：這一突破使鈣鈦礦太陽能電池的實際應用成為可能，包括建築外牆發電玻璃、可折疊戶外充電毯等。
石墨烯技術取代銀電極
GraphEnergyTech 是一家位於瑞士與英國的新創公司，由洛桑聯邦理工學院的 Michael Grätzel 教授和劍橋大學石墨烯中心的 Andrea Ferrari 教授共同創立，專注於開發基於石墨烯的先進技術，特別是在太陽能電池領域。以下是該公司的主要技術與成就：
石墨烯電極替代銀電極
石墨烯具備高導電性、透明性及靈活性，可作為太陽能電池的透明導電電極，取代成本昂貴且資源有限的銀電極。
銀電極約占光伏模組製造成本的 10-15%，且太陽能產業消耗全球 16% 的銀生產量，預計至 2050 年將耗盡已知儲備的 85-113%。石墨烯的應用有效降低成本並減少碳排放。
適用於新興鈣鈦礦太陽能技術
GraphEnergyTech 的技術不僅降低了生產成本，還顯著提升了光電轉換效率，特別適合應用於可彎曲與穿戴式太陽能設備。
石墨烯電極商業化進展
投資與補助
該公司已獲得包括 Aramco Ventures 在內的投資支持。
2024 年獲得英國 Innovate UK 補助 591,000 英鎊，用於推動商業化進程。
國際合作
與台灣鈣鈦礦科技股份有限公司合作，開發基於石墨烯技術的高效鈣鈦礦太陽能模組，旨在全球新能源市場中取得競爭優勢。
技術意義與未來展望
解決銀資源危機：以石墨烯替代銀電極，有助於緩解資源壓力並實現更可持續的生產模式。
推動再生能源技術發展：GraphEnergyTech 的創新為鈣鈦礦太陽能電池的工業化提供了可能，並促進其在建築、穿戴設備等領域的應用。
GraphEnergyTech 正在重新定義新能源技術路徑，其基於石墨烯的解決方案有望對全球光伏產業帶來深遠影響。
GETPSC: 台英研發合作鈣鈦礦太陽能石墨烯電極技術
台鈣科 (TPSC) 近期受邀於2025年日本智慧能源週「BIPV WORLD」系列講座，分享鈣鈦礦太陽能應用於建築整合的最新技術發展。該公司與GraphEnergyTech的合作是2024年台英研發合作計畫的一部分，「台英創新研發合作計畫」是台灣經濟部與英國科學創新及技術部（DSIT）於2024年共同啟動，雙方總投入超過1,000萬英鎊（約新台幣6.5億元），旨在深化雙邊在尖端科技領域的合作。台鈣科 (TPSC) 與GraphEnergyTech合作成立新專案: GETPSC; (Graphene Electrode Technology for Perovskite Solar Cells)—用於鈣鈦礦太陽能電池的石墨烯電極技術——這是一項為期兩年的大膽項目，旨在重新定義太陽能。台鈣科 (TPSC) 利用「水星二號」創新平台, 專注於開發石墨烯鈣鈦礦太陽能模組，以提升光電轉換效率並降低製造成本。
台鈣科於新竹建立台灣首座「水星二號線」不僅提供研發推進製程技術，也邀集應用合作夥伴共同開發早期商業化的原型產品，為未來量產鋪平道路。水星二號線的技術適用於多種應用場景，包括：
農電共生：半透明鈣鈦礦太陽能板適用於農業溫室與水產養殖場。
建築整合太陽能（BIPV）：應用於玻璃帷幕、建築外牆等。
穿戴式太陽能：用於可穿戴裝置、電動車、無人機。
物聯網（IoT）供電：提供無線感測器與智能家居設備穩定電力。
台鈣科近日宣布，其 10x10 cm² 鈣鈦礦太陽能電池達到了 24.44% 的光電轉換效率（PCE），這項突破性成就立即引起產業的高度關注。這不僅是一項技術成就，更象徵著鈣鈦礦太陽能電池朝向商業化邁出重要一步。台鈣科能夠達到如此高的效率，主要歸功於新竹茄苳研發總部水星二號線在材料、製程和設備上的全面升級。透過持續的技術研發，水星二號線在材料設計, 精密薄膜製程, 界面工程升級三大關鍵領域取得了突破。
石墨烯技術的未來展望：打造新一代太陽能應用
石墨烯技術的應用為鈣鈦礦太陽能電池的穩定性、效率與成本提供了全面解決方案。華東理工大學的保護層技術解決了穩定性難題，GraphEnergyTech的電極技術降低了成本與碳足跡，台鈣科的水星二號線生產能力則加速了技術的商業化落地。
這三者的結合形成了一條從基礎研究到市場應用的完整創新鏈。隨著技術進步與成本下降，石墨烯鈣鈦礦太陽能電池有望成為全球能源市場的主流，推動建築外牆發電玻璃、可折疊充電毯甚至手機充電膜的實現。這些發展不僅提升太陽能的普及性，還為實現淨零排放目標提供了強大支持。
石墨烯技術的崛起正在重塑太陽能產業。華東理工大學、GraphEnergyTech與TPSC的努力，通過國際合作與技術創新，共同推動了鈣鈦礦太陽能電池的進步。這些突破不僅提升了能源效率與穩定性，還為全球可持續發展開闢了新路徑。
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