太陽能未來的將成為主要能源

在過去的數十年間，在太陽能領域中使用最廣泛的材料來自於「矽」（Silicon）。早在 1953 年，就已經成功研發了矽材質的太陽能電池；數年之後，首個商業太陽能電池問世。然而令人遺憾的是，首批商用太陽能電池超出了普通消費者的承受能力範圍，且能源的轉換率相當的低。

在經過數十年的科技積累，矽材質的太陽能電池已經變得日益實惠和高效，且大部分太陽能面板平均能源轉換率在 14% 至 18% 之間，而 1954 年的能源轉換率僅僅只有 6%；現在每瓦電費用甚至可以低至 3 美元，而在 1956 年則需要驚人的 300 美元。

儘管太陽能目前在美國發電量的占比僅僅只有 0.4%，但太陽能在未來十年將會呈現巨大增長。美國境內，今年太陽能發電量相比較去年預計將會增長 25% 至 50%，而在全球太陽能發電量預計增幅為 30%。

鈣鈦礦是一種比現有矽材料解決方案更高效、廉價且具備通用性的光敏晶體。在過去短短的五年間，鈣鈦礦的能源轉換率增幅明顯--從 4% 激升至接近 20%，使其成為光伏行業歷史上發展最快的技術，沒有之一。

早在 2009 年，科學家就已經對鈣鈦礦進行各項實驗，使其作為染料來吸收太陽光並創建充電，隨後進行分離並協同半導體產生能量。在 2012 年，科學家意識到鈣鈦礦本身就能作為半導體使用，開始廣泛測試用於太陽能電池。

由於鈣鈦礦的生產工藝，鈣鈦礦太陽能電池要比矽電池有著以下重要的優勢和不足。

成本：用於創建鈣鈦礦的原料非常容易獲得且合成成本並不貴，而且整個加工過程在相對低的環境（100 攝氏度）就能完成。矽電池通常需要加熱到 900 攝氏度以上才能清除雜質，這無疑是非常高昂的代價。預估推算鈣鈦礦太陽能電池每瓦電的成本只需要 10 到 20 美分；而傳統基於矽的太陽能面板每瓦需要 75 美分，是前者的 3-8 倍，這也讓太陽能面板讓普通消費者更能承擔得起。

多用途：鈣鈦礦管具備薄、柔和輕的結構特性，同矽材質厚、重和硬的易脆特性有著天然的優勢。因此鈣鈦礦的用途非常廣泛，理論上可以安裝至屋頂木瓦、窗戶甚至是任意想到的平面。而這種多用途必然會進一步推動太陽能電池規模邁上新的臺階，最終將會消除對化石燃料的依賴。

高效：正如上文提及的，鈣鈦礦的轉換效率在過去五年間從 4% 增長至接近 20%。然而這僅僅只是開端，從理論上鈣鈦礦的轉換效率上限為 66%，而矽材質理論上限則是 32%。

對太陽能的啟示：

世界能源對太陽能寄予厚望，而且這種希望已經非常接近于現實。當前人類每年所消耗電量是 16 兆瓦 (2008 年的數字)，每年輻射到地球上的能量達 1813 億噸標準煤，相當於全世界年需要能量總和的 5000 倍。同樣重要的是，如何將這些技術成果轉換成為商業業務。

在 21 世紀 10 年代初進入低迷狀態之後，很多企業家和投資者對太陽能持謹慎態度，畢竟很多太陽能公司在獲得巨額融資之後因管理不善而倒閉。儘管這樣，依然有很多非常有前途的初創企業著手研發各種太陽能解決方案，而且我們堅信我們能夠在明年看到鈣鈦礦太陽能電池商用。

每天都有新的研發成果公佈，為我們展望了一個充沛能源、乾淨水資源和無限可能的未來世界。這必然會是材料科學的一次激動人心時刻，更是人類生存的激動人心時刻。