法規管制總是比科技進步緩慢，隨著 AI 越來越強大、滲透到社會的方方面面，各國政府必須回應。 歐盟在今年將通過人工智慧法案，為使用人工智慧制定標準，其他國家和科技巨頭將密切關注，跟進與調適。 SpaceX 的 Starship 將載著 11 位平民上太空，包含創業家、明星跟 YouTuber；如果 Starship 成功發射，將會成為史上最大的火箭。 Blue Origin 的 New Glenn 也預計在今年首度發射。 若兩者都成功，將推動太空科學與商業進入新時代，讓進入太空的成本大幅下降。
核電有很多問題已經不是什麼祕密，興建核電廠的成本目前已變得很高。 人為疏失會導致意外事故，核電廠使用的燃料——鈾，有可能被用來製造核武，存放有危險性的核廢料也是棘手的問題。 發生在美國三哩島、前蘇聯車諾比，以及日本福島的核電廠事故備受矚目，使這些風險成為焦點。 造成這類核災的問題確實存在，但我們面對的方式應該是著手解決問題，而非直接停止發展這個領域。
鈣鈦礦太陽能電池台灣: 發電效率大比拼：鈣鈦礦電池 vs. 單晶矽電池
這些合縱連橫策略，改變原本台灣系統業者規模普遍較小且僅具中小型系統之現狀。 台灣模組銷售量，呈現三強格局，由聯合再生能源、元晶與友達，國內市占率合計達70％以上。 鈣鈦礦太陽能電池台灣 在國內內需市場幫助下，穩定電池片產能利用率，並逐步拓展海外市場。 但2021年起，受到上游進口矽晶圓價格上漲帶動，下游系統安裝則面臨鋼材與海運價格上漲，使整體產業面臨之成本通膨壓力，在2022年底有望隨著上游料源下跌而逐步緩解。
這些受激發的電子具有能量，歪歪斜斜地在晶格中四處遊走，最後從太陽能電池的一端離開（離開電極，形成有用的電流）。 此外，電子也可能在途中遇到障礙物或陷阱而停止行進，使能量轉換成熱能後散逸。 目前市面上的太陽能電池能源轉換效率差，只能把極少量的光能轉為電力。 不過美國能源部所屬的橡樹嶺國家實驗室(Oak Ridge National Laboratory)研發出鈣鈦礦(perovskite)太陽能電池，能源轉換效率高達66%，是主流太陽能電池的兩倍以上。
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由於第一原理計算和分子動力學模擬都不夠好用，包淳偉就將念頭轉到近年熱門的「機器學習」，他和團隊就先從簡單的 PbI2 開始，慢慢做到複雜的鈣鈦礦材料。 一開始包淳偉的團隊使用布朗大學開發的原子尺度機器學習套件（Atomistic Machine-learning Package, AMP）來進行訓練與測試，然而，由於 AMP 套件性能無法達到預期，包淳偉團隊就走上了自行開發機器學習分子動力學模擬程式的不歸路。 因為計算繁瑣，應用上只能模擬 1 奈米以內（10-9 公尺）的三維材料，抓到數個皮秒（10-12 秒）內的原子狀態，若再往外擴展所耗費的時間和成本難以想像。 理論模擬幫助科學家在做出樣品之前，先建立能量模型，找出能量最低、最穩定的微結構。 當我們了解結構之後，可以避免有問題的製程參數設定，進而得到較好的材料性質。 波蘭的初創企業Saule Technologies一直推進量産的準備工作。
- 台鈣科將繼續加大對鈣鈦礦太陽能電池技術的研究投入，與產業合作夥伴攜手推動其商業化應用。
- 鈣鈦礦太陽能電池具有光活性層能隙可調性，使其在高效率的室內弱光電力採集具有龐大的潛力使其非常適合用於IPV。
- 此外，單晶矽板在大太陽下溫度約會較室溫高出50°C ，導致總發電效率降低15%；在陰天也幾乎完全不發電，更無法在室內等低照度的環境使用。
- 要調配出優秀的鈣鈦礦材料並不容易，科學家必須像大廚一樣，運用各種「食材」煮出 ABX3。
- 鈣鈦礦室內太陽能電池效率提升使得物聯網和智慧家居等應用的發展得以實現。
由於全球能源短缺與環境污染等問題，如何提升再生能源佔比成為能源議題上的共同目標，而台灣也正積極推動能源轉型，規劃 2025 年再生能源佔比須達 25% 以上，其中，太陽能為最重要的再生能源推進主力。 我們有涵蓋鈣鈦礦太陽能電池領域包括材料、設備、量測、以及製程等眾多先進技術，同時擁有強大的工程整合能力，能提供高品質的解決方案。 利用環丁碸添加劑的新浸漬工藝可製造高質量的鈣鈦礦薄膜，進而生產出高效能、高穩定性的鈣鈦礦太陽能電池元件模組。
鈣鈦礦太陽能電池台灣: 大突破！鈣鈦礦太陽能電池 光電轉換效率為矽晶兩倍
不過，想要量產出大面積的鈣鈦礦太陽能電池，單靠學界的製造能量來說有些困難。 「歐洲跟美國的公司願意投入大量經費研發產製；臺灣普遍的氛圍是傾向等待有明確的研究成果出現，再加入量產行列。」朱治偉說。 鈣鈦礦材料的另一項優勢在於，原料非常容易取得，且生產過程耗能與成本都相對低廉。 「相較之下，目前發電效率稍微占優勢的單晶矽，是個高耗能、高污染的產業。」朱治偉指出，光是要提煉出矽元素，就得先用高溫把原料的砂熔化，接著在昂貴設備的高溫環境中緩慢結晶。 此次的台美雙邊學術合作，台大凝態中心張玉明研究員主持的台灣團隊主要負責 HOIPs 材料在可變溫環境下（-196°C ~ 350°C），雷射激發螢光光譜與時間解析螢光生命期的實驗設計、光譜量測與分析工作。 台灣團隊的雷射光譜研究成果，提供了 鈣鈦礦太陽能電池台灣 HOIPs 太陽能電池高效率最直接且關鍵的實驗證據（詳見圖一說明）。
目前主流的矽晶太陽能是以矽為主要原物料，技術上有其物理極限之外，8成原料都來自大陸，去年4月四川限電、工廠停工，造成多晶矽價格在短短1、2周的時間大幅上漲。 矽晶太陽能則是現在最為熱門的太陽能技術，然而矽只能吸收紅外或是近紅外光，其他光譜只能轉換成熱，且在大規模商業化情況下，矽晶太陽能轉換效率也逐漸觸頂，因此近年來次世代鈣鈦礦太陽能電池技術蓬勃發展，無不是為突破現有矽晶太陽能轉換效率極限、迎來新的曙光。 幫助研究團隊在花大錢做實驗之前，先找出最穩定的結構，從結構參數回推好的製程參數，進而得到較好的材料性質。 包淳偉團隊成功訓練出來的神經網路模型，可以在 2,000 顆原子左右的材料系統上進行數百萬種可能的原子排列採樣，並計算出複雜鈣鈦礦材料的最低能量結構，模擬出不同原子在材料中最穩定的位置、它們的振動，以及它們受到擠壓時會怎麼跑。 材料科學注重製程（Process）、性質（Property）和結構（Structure）之間的關係。 當我們對結構不夠瞭解時，往往只能透過不同的製程參數，慢慢做出我們想要的性質，可能在失敗多次之後，才能抓到一些訣竅。
鈣鈦礦太陽能電池台灣: 台大發現豐玉姬鱷化石 台灣生命史中最大爬蟲類體長7公尺
第三代太陽能產業邁入新里程碑，台產最大面積A4尺寸的鈣鈦礦太陽能電池，昨（19）日在台灣國際智慧能源週（Energy 鈣鈦礦太陽能電池台灣2023 鈣鈦礦太陽能電池台灣 Taiwan）正式亮相，由台灣鈣鈦礦科技與勤友光電共同發表，宣布台灣首條大面積鈣鈦礦太陽能電池試產線「水星一號線」問世。 OilPrice、CleanTechnica報導，目前光電技術以矽晶太陽能為主，此種太陽能電池堅固耐用、成本也不斷下降，但是一大缺點是能源轉換效率極差。 最平價的矽晶太陽能電池，受到方位、傾斜角度、天候影響，能源轉換效率只有7~16%。 理論上來說，矽晶太陽能的能源轉換效率最高可達30%，但是實際上商用面板的轉換效率很少達到25%。
「雖然有些學者不看好，但我相信日新月異的科技在未來能夠改變現狀，讓環境問題慢慢得到改善。」朱治偉說。 朱治偉樂觀地指出，就算當前被評估不可行的地熱、風能或海洋能，只要科技持續進步都有機會逐漸實現，新興的鈣鈦礦太陽能電池也是科技進步的一個見證。 把導光板鋪在太陽能集熱管上，800 奈米以上的光就穿透導光板照到集熱管，800 奈米以下的光就回收，引導到側邊，照在鈣鈦礦光電轉換元件上。 「矽晶板溫度每上升 1°C，效率就下降 0.3%。」朱治偉指出，大太陽底下矽晶板的溫度會達到約 80°C，比室溫高約 50°C 左右，這將導致發電效率降低 15%。 總結此次台美團隊學術合作，台方的經費支出項目如下：李教授來台訪問期間的演講及餐費 $5,000 NTD，分攤PNAS論文發表費 $900 USD，而彼此真誠的研究技術分享與學術專業交流－－ $無價。 原本以為這只是行禮如儀的外國學者來台學術訪問，通常故事也是就到此劃上句點。
鈣鈦礦太陽能電池台灣: 科技帶來改變，前景令人期待
聯合再生能源表示，N-Topcon 預計 2021 年開始小量產出。 為了緩解這個問題，來自史丹佛大學的研究團隊首次提出了一種新的技術概念，用以改善PeLED的瓶頸。 鈣鈦礦太陽能電池台灣2023 通過用錳原子取代30%的鈣鈦礦鉛，該團隊將PeLED 的亮度提高了一倍以上，效率幾乎提高了兩倍，並將燈的使用壽命從不到一分鐘延長到37分鐘。 然而，如今大多數的PeLED燈遇到最大的困境，便是它的效能無法與標準的LED相匹配。
勤友光電董事長陳來助今（19）日在展示攤位向參觀者解說其未來前景，他說明，鈣鈦礦的運用，有機會讓台北101這樣直立式的建築物也能透過側邊牆壁進行發電，解決了太陽能光電案場土地問題。 提到鈣鈦礦太陽能電池，直覺就會想到是應用鈣和鈦元素所生產的太陽能技術，不過其實這太陽能電池中既沒有鈣、也沒有鈦。 鈣鈦礦太陽能電池台灣 但現在有一家公司以鈣鈦礦為名、稱為「台灣鈣鈦礦科技公司」，董事長是前友達總經理陳來助。 陳來助說，鈣鈦礦太陽能電池不只原料取得容易、發電效率高，更是唯一可以做到用室內光線就可以發電的技術。
鈣鈦礦太陽能電池台灣: 台灣鈣鈦礦技術暨應用論壇
當初美國團隊會主動邀請合作，緣於參訪實驗室後對我們雷射光譜核心專業能力的肯定與信心。 我們相信這篇論文的發表，將讓世界看見台灣在新興材料的雷射光譜研究實力。 論文第一作者、台大材料所博士生黃信祥指出，新的模組有3項優勢，包括方法簡易、成本低廉，且相容於現有製程。
為了解決此一難題，橡樹嶺國家實驗室研發出「熱載子(hot-carrier)鈣鈦礦」太陽能電池，轉換效率可達66%。 陳來助表示，「鈣鈦礦」既沒有鈣、沒有鈦、也沒有礦，但為太陽能產業帶來無限機會，是比爾蓋茲口中的太陽能新夢想，這次論壇打造產學研交流合作平台，希望共同加速台灣鈣鈦礦產業的蓬勃發展，8月31日在工業技術研究院51館（中興院區）登場，受理報名中。 目前中研院已經於院內活動中心樓頂架設了集熱管跟致冷系統，而半透明的鈣鈦礦太陽能電池與導光板在實驗室環境中，也證明小面積發電確實可行。 即使大樓樓頂有障礙物，或是要根據導光板的設計在不同方位擺放太陽能電池，鈣鈦礦電池都可以彈性搭配，使用時攤開、不用時就收捲起來。 而且鈣鈦礦電池還可以依物體的弧度來配合製造，很適合用在 3C 產品、汽車、電動車的充電上，未來發展具備各種可能性。 用 800 奈米劃分，因為鈣鈦礦太陽能電池在 300 到 800 奈米這段波長時，約有 90% 的光電轉換效率。
鈣鈦礦太陽能電池台灣: 產業動態
所谓钙钛矿，并没有钙、钛元素，也没有矿产，而是指一大类化合物，具有与矿物钙钛氧化物相同晶体结构，是制作太阳能电池的替代材料。 为实现太阳能的高效转化和利用，太阳能电池材料是关键，近期钙钛矿材料作为最具备潜力的新型电池材料之一，成为市场广泛关注的热点。 NASA 將於今年 10 月後發射延遲了一年的 Psyche 靈神星小行星軌道飛行器，其研究對象為 16 Psyche 靈神星小行星；科學家認為它可能不是一般的小行星，而是一顆年輕行星裸露的鐵核心。 而印度太空研究組織 ISRO 的第三次探月任務月球飛船 Chandrayaan-3，預計今年年中發射，並於月球的南極著陸。 位於中國廣東的江門地下的微中子實驗觀測站，也將在今年展開尋找超越標準模型的物理學之旅；利用位於地下七百公尺的探測器，來準確測量微中子的振盪。
然而，目前主流的矽晶太陽能八成材料由中國壟斷，為擺脫箝制，本刊調查，台廠正與世界各國同步，瞄準崛起中的第三代太陽能材料「鈣鈦礦」，力求突圍與升級。 鈣鈦礦則是太陽能材料新貴，其轉換效率在十年內從 4% 提高到 鈣鈦礦太陽能電池台灣2023 24% 以上，鈣鈦礦─矽晶串疊型太陽能電池的轉換效率跟耐用性，也都比單一使用某種材料都還要好，因為鈣鈦礦材料能更有效地吸收藍光，矽則更專注在紅光跟紅外光。 每種半導體的帶隙各不相同，而且帶隙和電子的能量有基本的「得與失」關係：帶隙越低，太陽能電池可吸收的陽光光譜範圍越大，可用於激發電子，但每個電子攜帶的能量也越低。 由於電子的數量和攜帶能量都可能影響轉換後的電能，因此即使是具有理想帶隙的太陽能電池，也只能把33%的太陽能轉換成電能。 然而，矽和鈣鈦礦等半導體太陽能電池把陽光中的能量轉換成電能的效率有其極限，主要原因是半導體的帶隙（bandgap），也就是電子受激發所需的最低能量。 陽光中包含各種波長的光，但只有特定波長可讓電子跨越帶隙，其他波長則只會穿過材料，卻不會造成任何影響。
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根據經濟部能源局的統計資料， 2021 年臺灣總用電量超過 2800 億度，而目前臺灣發電有將近八成是使用化石燃料的火力發電。 根據 Our World in Data 資料，2021 年臺灣平均每人排放的二氧化碳為 11.85 噸，為全世界人均排放量的 2.52 倍，名列第 22 名，人均排放量高於日本、德國、新加坡與法國。 某些貝殼的珠母（nacre）是一種色彩斑斕的材料，其強度與韌性來自層狀結構：濕黏的蛋白質黏合易脆的礦物碎片。
