飛簷再走壁 日本加速次世代太陽能發展

文/宋瑞文(加州能源特約撰述)

有鑑於2050年實質零碳排，與2030年再生能源發電成為主力電源（發電佔比36〜38％）的目標，日本經濟產業省資源能源廳之下的（再生能源）「採購價格估算委員會」，在2021年把屋頂太陽能列為發展重點；並打算藉由次世代型太陽電池的研發，企圖在建築壁面等新的太陽能領域邁進。

*次世代型太陽電池。（來源：日本產業技術綜合研究所）

採購價格估算委員會在2021年度，決定擴大屋頂太陽能。例如，既有建築250kW以上的屋頂太陽能案場，賣電不需競標就能保證收購（收購價格會比較高）。

集合住宅的屋頂太陽能（10-20kW），若滿足發電自產自銷等條件（地域活用要件），適用保證收購制度FIT（編按：FIT近年逐漸退場）。並預定在2024年，於商用太陽能的類別裡新增項目「屋頂設置」，收購價格預計將比過往更高。

牆壁也方便裝設

在發展屋頂太陽能之餘，日本政府更希望透過次世代型太陽電池的研發，開拓建築壁面等新的太陽能裝設範圍。所謂次世代型太陽電池，指的是用鈣鈦礦等新材質做的太陽能電池。

據台灣國科會科技大觀園網站解說，「鈣鈦礦太陽能電池在製造時，每一層都只需要簡單的塗佈，再以紅外線快速烘乾長晶即可，烘乾需要的時間甚至不到一分鐘。臺灣大學材料科學與工程學系教授林唯芳形容：『整個過程就像刷油漆一樣簡單。』比起矽晶，鈣鈦礦更容易做出大面積的太陽能電池，甚至是塗佈在各種基材上，做出可撓曲、各種色彩的太陽能電池，應用更加廣泛。」

*鈣鈦礦太陽能電池可以撓曲。（來源：積水化學）

據日本產業技術綜合研究所解說，由於鈣鈦礦太陽能電池的重量，只有多晶矽太陽能電池的十分之一，因此方便裝設在工廠、停車場、倉庫、臨時屋等屋頂不耐重的建築之上。例如日本碍子（NGK Insulators）公司預計2026年在新落成的研究大樓壁面，裝設鈣鈦礦太陽能板。

過往鈣鈦礦太陽能電池壽命不如多晶矽太陽能電池，而日本產業技術綜合研究所，在2022年3月發表了提高耐久性的材料，搭配其他相關技術，企圖開發出使用壽命在20年以上的產品。在能源變換效率方面，有論文指出可達25%以上。又因為製造容易，不需要使用高價的貴金屬，在成本也有優勢。

公部門率先裝設

除了有潛力的屋頂太陽能，與新研發的次世代型太陽電池之外。在再生能源邁向主力電源的道路上，日本政府也身先士卒走在前線，要求公部門設施率先裝設，並定下期程與目標。

據經濟產業省簡報，對於可裝設太陽能的公部門設施（包括內部平地），在2030年度之前要有50%以上裝設太陽能板；地方公共團體的部份，規劃比照辦理。透過各地方政府與公共團體的協助，每年調查太陽能發電實際成績。自2023年度上半年開始，針對不同種類的公部門設施與公共團體，設定不同的太陽能裝設目標。

*長野県箕輪町是日本第一個成為再生能源促進區域的地方。町政府旗下設施、土地、產業佔地、停車場、蓄水池等都將盡量鋪設太陽能，目前有20個地方單位申請中。（來源：經產省簡報）

此外，日本政府在確保生態與景觀的前提下，還有鼓勵地方成為「再生能源促進區域」（參考上圖）等擴大再生能源發展的種種措施。台灣近年來偶有太陽能設置爭議，而屋頂太陽能、次世代型太陽電池等，都是避免爭議的發展方向，值得政府借鏡。