隱藏在牛津郊區的太陽能研發中心在十月的陽光下看起來就像任何其他單調的工業單位。
但對於綠色能源愛好者來說，牛津光伏實驗室就像查理的巧克力工廠一樣令人興奮。
數十個太陽能電池在一天一開始就被分發給科學家，他們開始進行實驗：調整它們的成分，在氣候室中對它們進行壓力測試，並放大顯微鏡以區分好電池和壞電池。
他們的秘密成分？鈣鈦礦，一種可以提高效率的晶體結構太陽能板覆蓋在傳統的矽電池上時。
牛津光伏公司（Oxford PV）由牛津大學的研究計畫發展而來，在柏林附近設有一家工廠，在鈣鈦礦矽串聯太陽能電池製造方面處於領先地位。
它在牛津先鋒公園裡有很好的陪伴，那裡的專家們也在努力研究電動馬達和核融合。
牛津光電公司目前正在收穫鈣鈦礦領域領先地位的好處，擁有廣泛的智慧財產權，並與一家美國公用事業公司達成了一項協議。
矽基鈣鈦礦：太陽能的下一個重大突破？
沒有人需要相信未來將擁有大量的太陽能。除了更好地促進氣候和能源安全之外，太陽能和風能現在也成為了最便宜的幾乎每個國家都有增加發電量的方法。
但傳統矽太陽能電池正在突破其效率的極限，即將陽光轉換為電能的效率約為 26%。
「我們成立於 2010 年，正值最後一波太陽能消亡浪潮中，無論是在歐洲，還是由於中國人牛津光伏執行長 David Ward 告訴 Euronews Green：
在過去的十年裡，幾乎沒有什麼可以挑戰矽的現有地位——這通常是新的硬技術創新突破所需的最短時間。
牛津光伏公司現在才看到商業界意識到矽基鈣鈦礦的潛力，該公司在 2020 年實現了 29.5% 電池效率的世界紀錄。
從那時起，沃德所說的鈣鈦礦矽串聯領域的公司“迅速崛起”，這些公司大多在追趕。
「臨界點確實很快，整個光電產業的所有矽世代都是如此，」沃德補充道。
鈣鈦礦到底是什麼以及它是如何運作的？
鈣鈦礦是指1800年代在俄羅斯發現的一種有機礦物，以礦物學家Lev Perovski的名字命名。它還描述了此類礦物的晶體結構，其中可以包含各種原子。
副技術長 Ed Crossland 解釋說，牛津光伏公司的鈣鈦礦是由機器製造的（保持價格便宜），是一種非常適合收集陽光的半導體材料。
在常規太陽能電池板中，矽錠被切成非常薄的晶圓並展開以覆蓋最寬的區域。然後添加金屬觸點來激活矽材料。總共約有 60 個電池被放置在一起形成面板。
對於串聯電池，鈣鈦礦在頂部塗上一層較薄的層（大約 1 微米到矽片的 150 微米），這有效地將兩個電池合而為一。鈣鈦礦肉眼看不見，但吸收的太陽能譜比矽吸收的能譜更高。
透過每塊板產生更多的電力，「矽基鈣鈦礦是下一個技術概念，使太陽能超越矽本身的能力，」克羅斯蘭說。矽的理論效率極限為 29%，而串聯電池的效率可達 43%。
沃德解釋說，添加鈣鈦礦層的額外成本遠遠超過了這種額外能量的價值，這使得它對商業合作夥伴來說是「理所當然的」。
矽基鈣鈦礦面板可以用來做什麼？
許多客戶已表示對鈣鈦礦太陽能電池板感興趣 - 從屋主給主要公用事業公司。
2024 年 9 月，Oxford PV 將其電池板運送給一家未公開的美國公用事業公司，這是世界上首次商業部署鈣鈦礦串聯太陽能技術。
這些面板被安裝在一個新太陽能發電場的一角，並受到監控，以便美國企業可以比較其效益。
除了太陽能屋頂和太陽能領域的「核心」製造之外，牛津光伏位於勃蘭登堡的工廠還可以為航空等更專業的應用生產電池。
沃德解釋說，太陽能電池板使用於 5G、軍事監視和衛星測繪的無人機能夠像「一個大型飛翼」一樣運作。
由於機翼受到重量和尺寸的限制，這些新型太陽能電池所能提供的電力「絕對具有戰略意義」。
鈣鈦礦矽面板可以使無人機漂浮更長時間，或在陽光較弱的更北緯度飛行。
科學家們在牛津郡實驗室不斷嘗試新的想法和材料，然後將原型送到勃蘭登堡以證明它們可以擴大規模。然而，只有一小部分能做到這一點：「在商業設施中，你不可能每天都改變食譜，」沃德補充道。
然而，德國工廠尚未達到千兆瓦級工廠，牛津光電熱衷於與其他公司合作，以充分發揮鈣鈦礦在快速電氣化世界中的潛力。
「擁有生態系統真是太棒了」：太陽能科技公司如何合作
鑑於其早期專利的影響力，合作是 Oxford PV 計劃的核心支柱。
「要製作矽基鈣鈦礦太陽能電池，而不需要費心來避免我們擁有的 IP 集，是相當困難的，」Ward 說。
“我們並不是想把這一切都保密，但如果人們使用我們的知識產權進入市場，我們願意參與其中。”除了許可之外，該公司還提供寶貴的專業知識，幫助合作夥伴加快步伐。
大多數較新的新創企業集中在中國在光電戰略驅動的支持下，美國。
在歐洲，現有的能源或矽公司越來越多地涉足鈣鈦礦串聯領域，例如埃內爾公司在義大利。
「擁有一個生態系統真是太棒了，」沃德說。 “整個市場決定你要去的地方比說嘿，我們是唯一的人要容易得多，因為你必須向客戶群和投資者進行宣傳要困難得多。”
這位執行長相信，需要一段時間才能出現一項新的創新，讓鈣鈦礦成為人們關注的焦點。並且，COP28 的目標是再生能源容量增加兩倍到 2030 年，公司需要投資現有技術。
「儘管有關於歐洲製造業和歐洲光伏的所有負面消息，但我們有一家新工廠，以一種與舊的矽太陽能技術不同的方式開發新技術。中國以自己的規模和努力在降低太陽能成本方面做得非常好，」沃德說。 “但這是一個新的範例。”
