EneCoat首席技术官Tamotsu Horiuchi展示该公司开发的太阳能薄片。

图片来源：George Nishiyama/The Wall Street Journal

中国在太阳能市场几乎垄断的地位已促使美国及其盟友加紧寻找变通之道。工程师们相信他们已找到一种办法，这是一类看上去和摸起来都像相机胶片的太阳能电池。

日本正通过补贴和其他支持来推动这项技术的发展，这表明可再生能源与半导体等其他高科技领域一样，已成为地缘政治场上的“足球”。

中国企业控制着全球硅太阳能电池板供应链的80%以上，而在作为电池板核心材料的多晶硅市场上，中国所占份额更高。国际能源署(International Energy Agency, 简称IEA)称：“直至2025年，全球太阳能电池板生产的关键构件几乎将完全依赖中国供应。”

在美国，拜登(Biden)政府正力图打造国内太阳能电池板供应链。日本也在寻求本土太阳能解决方案，并将重点放在不使用任何硅的所谓“钙钛矿太阳能电池”上。

这种太阳能电池由日本科学家宫坂力(Tsutomu Miyasaka)发明，它利用矿物形成一种名为钙钛矿的晶体结构，可用于将光能转化为电能的装置中。

碘是制造钙钛矿的关键元素。日本虽然算不上资源大国，但恰好是仅次于智利的世界第二大碘生产国，约占全球产量的三分之一。

“看看中国在半导体方面的所作所为。简直是霸凌，”宫坂力说，他指的是中国政府对芯片中使用的稀有元素镓和锗的出口限制。“有了钙钛矿电池，这些元件就可以在国内制造了。”

对钙钛矿电池的研究已有十多年，但最初在将光能转化为电能的效率上无法与硅电池媲美，而且在潮湿的环境中容易降解。

因此，人们在玻璃覆盖的硅太阳能电池板中使用钙钛矿，以提高串叠型电池的效率，美国等一些国家的政府已在支持串叠型电池的开发。

美国能源部的数据显示，现在，纯钙钛矿电池已经赶上甚至超过了硅电池，转化效率达到25%甚至更高。相比之下，传统商用硅电池板的转化效率在大约18%至22%之间。

目前的挑战是如何使钙钛矿电池的成本与晶硅电池相比具有竞争力，以及如何解决不耐湿问题。

钙钛矿电池的研发人员表示，轻便和灵活等特性使这种电池与众不同。钙钛矿层只有1微米厚，所制作电池的重量只有目前太阳能电池的十分之一，厚度只有二十分之一。钙钛矿电池可以安装在墙壁或曲面上，在较弱的阳光下发电，甚至在室内也能发电。

宫坂力表示，如果住的地方没有自己独立的屋顶，可以把钙钛矿电池放在阳台上，可以把这种电池想象成一种家用电器。宫坂力是桐荫横滨大学(Toin University of Yokohama)的教授，曾在照片胶片制造商富士胶片(Fujifilm)从事太阳能技术研究。

日本首相岸田文雄(Fumio Kishida)已承诺在两年内使这项技术具备商业可行性。自2011年福岛核灾难后关闭大部分核电站以来，日本近90%的能源靠进口。

岸田文雄的计划雄心勃勃，但日本的工程师和官员们持乐观态度，他们提到了最近的技术进步。

积水化学工业正在开发钙钛矿太阳能薄片。

图片来源：KyodoNews/Zuma Press

显示器制造商的供应商积水化学工业(Sekisui Chemical)正在解决不耐湿的问题。该公司称，已开发出可使其钙钛矿电池使用寿命达到10年的密封剂。

积水化学工业正在户外不适合硅面板的表面上测试其钙钛矿电池，包括在其大阪总部的墙壁上。该公司正考虑在火车站和其他公共场所安装这些电池。

这种太阳能发电薄片在外观和触觉上都好似人们过去使用的相机胶片，只是它比35毫米的相机胶片更宽。

该项目负责人Takeharu Morita说，积水化学工业已生产出30厘米宽发电薄片的测试品，并计划在2025年进行商业化生产。

支持者认为，生产成本最终会降低，因为这种电池不需要制造硅电池所需的那种耗费能源的加热过程。

这种发电薄片越宽，就越难形成薄而均匀的钙钛矿层。就目前而言，这意味着较大的钙钛矿电池发电效率较低。

一些公司视之为避免一开始就与硅太阳能电池板展开直接竞争的原因，尤其是在大规模发电领域。

EneCoat Technologies是一家由京都大学(University of Kyoto)一位教授与他人联合创办的初创企业，该公司正着眼于把钙钛矿电池用于室内以及较小型的设备，比如耗电量极小的运动探测器。

EneCoat已开发出一种由钙钛矿电池供电的便携式二氧化碳监测器。该公司计划不迟于今年年底开始室内用电池的商业化生产。

EneCoat公司表示，像这样的小型钙钛矿太阳能电池可以为运动传感器等设备供电。

图片来源：George Nishiyama/The Wall Street Journal

EneCoat首席技术官Tamotsu Horiuchi说：“我们希望首先瞄准那些无法使用硅电池板的地方。我们认为那里有更大的市场。”

日本公司已感受到来自中国的压力。一家名为大正（江苏）微纳科技(DaZheng (Jiangsu) Micro Nano Technology)的中国公司称其从2022年开始了钙钛矿电池的商业化生产，计划将产能扩大到原来的十倍。

许多工程师都认为日本在技术上仍有优势，因为打造均匀的超薄钙钛矿膜层需要精细的工艺，而这正是日本制造业的强项。

“制造难度越大，中国人就越难仿制，”钙钛矿太阳能电池发明者宫坂力说。

许多人脑海中浮现出传统晶硅太阳能电池板的历史。最初，日本企业在全球晶硅太阳能电池板产量份额方面处于领先，但后来把主导地位拱手让给了中国竞争对手。在中国政府的帮助下，中国企业投入了巨资建造生产设施并压低了产品价格。

日本资源能源厅(Agency for Natural Resources and Energy)干事Hiroo Inoue说：“日本在技术上赢了，但在业务上输了。”Inoue还说，日本企业在液晶显示器和半导体领域遭遇了类似的命运。

日本政府已拨出4亿多美元预算，帮助企业大规模生产钙钛矿太阳能电池。美国能源部在2022财年制定了一项规模2,900万美元的计划，旨在支持包括钙钛矿太阳能电池在内的太阳能技术。

“我们需要确保在投资规模和速度上不落后，”Inoue说。