石墨烯鈣鈦礦電池片，想解決電池的哪一道難題？

第 14 篇｜從貴金屬電極走向可印刷的製造方法

一片太陽能電池發電，光先進入吸光層，產生的電荷還得沿著不同材料組成的通道，走到電極，才能被帶出電池。外觀看來只是一片薄薄的鈣鈦礦電池，真正決定它能否成為產品的，往往是那些肉眼看不見的接觸面：電荷能不能順利通過？材料能不能在製程中保持完整？一片做得出來，換成大片、成批製作，結果還能不能一致？

臺灣鈣鈦礦科技在 2026 年展出的石墨烯碳電極鈣鈦礦電池片，選擇從電池的「出口」回答這些問題。它試圖讓電極少依賴金、銀等貴金屬，並探索塗布與網版印刷等形成方式。這道題看似只換了電極材料，背後牽動的卻是電池性能、製程設備與放大量產的整套選擇。

光已經變成電 為什麼還會卡在最後一站

把鈣鈦礦想成把光轉成電荷的工作層，電極則像接出電流的道路。道路本身要導電，與相鄰材料之間也要接得好。若電荷走到邊界卻遇到阻礙，就可能在界面累積或復合；此時吸光層再出色，整片電池的表現仍會打折。

實驗室常用金、銀電極，是因為它們具有良好導電性，也有成熟的元件製作經驗。可是當目標從小面積的研究電池移向大面積模組，材料成本、金屬資源、設備投資與製程節拍都進入計算。部分金屬電極與鈣鈦礦系統在長期操作下可能出現擴散及界面反應，也促使研究者尋找其他電極路徑。這時，碳材料提供了一個值得驗證的方向。

為什麼一家英國新創要和銀競爭

把視線拉到整個太陽能產業，銀的問題就變得具體。GraphEnergyTech 的投資方 Frontier IP 指出，光電產業一年約使用一億金衡盎司白銀，按其當時估算，原料支出至少二十億美元。澳洲新南威爾斯大學團隊則以全球光電擴張及不同電池技術路徑推算：若白銀使用強度未能更快下降，至 2050 年的累計需求在部分情境下相當於目前已知全球白銀儲量的 85% 至 98%；若更快轉向耗銀較高的電池架構，上緣可能達 113%。這些是依技術選擇推演的需求情境，不是「2050 年白銀一定會耗盡」的預言，也主要反映整體光電產業的挑戰。

GraphEnergyTech 正研發高導電性石墨烯油墨，希望用可印刷電極取代部分銀電極。2024 年 8 月，該公司完成由沙烏地阿美旗下 Aramco Ventures 領投的約一百萬英鎊首輪外部股權融資，目標是把材料推往放大製造。Frontier IP 在其公司介紹中表示，GraphEnergyTech 的電極在試驗階段製造成本較銀電極低 22%，並可利用與既有設備相容的網版印刷工藝。這是特定技術與試驗條件下的比較；真正進入模組生產，仍須連同電池效率、印刷良率、設備節拍及可靠度一起計算。

石墨烯的角色 是讓碳電極變成可設計的系統

石墨烯是由碳原子構成的二維材料，具有良好的導電潛力；但「石墨烯碳電極」不等於把一整片單層石墨烯直接貼在電池上。實際配方可以結合不同碳材料與其他成分，調整電流傳輸、接觸、附著及製程表現。石墨烯放在電極的哪一層、採用何種形態，以及如何與鈣鈦礦和傳輸層相接，都會改變結果。

因此，真正的研發題目不是「碳會不會導電」，而是讓電荷在碳電極與相鄰材料的界面順利通過。2025 年《Nature Energy》一項碳電極鈣鈦礦研究，就利用官能化氧化石墨烯改善電洞傳輸層與碳電極之間的電荷傳輸，同時處理影響穩定性的離子問題，研究元件達到 23.6% 效率。這項結果展示了界面工程的可能性：電極的答案，不在某種材料的名稱，而在整個接觸結構如何被設計。

比換掉一種材料更重要的 是換一條製造路線

臺灣鈣鈦礦科技公開的石墨烯碳電極展品，把濕式塗布與網版印刷列為開發方向。對製造現場來說，這是直觀的改變：若電極能以印刷方式均勻形成，未來就有機會減少對部分真空金屬蒸鍍步驟的依賴，並與大面積模組的產線設計連接。材料能在紙面上導電，並不代表配成墨水、印上基板後還能維持相同表現；電極厚度、片電阻、圖案邊界、乾燥條件和與下層的接觸，都要在連續製作中重新找平衡。

這也是台鈣科從火種源走到水星系列、金星線的技術脈絡：在火種源調整材料與製程條件，在水星系列累積電池片製作與放大資料，再由金星線思考模組及產品的自動化量產與高負載測試。石墨烯碳電極若要進入這條路，不能只看一片電池的最高效率；還得看成批製作時的分布、片與片之間的差異，以及封裝後在熱、濕氣與戶外光照下能保留多少性能。這些測試資料也能回到火種源，協助下一輪材料與製程選擇。

這片電池真正要回答的 是能否做得久 做得大

臺灣鈣鈦礦科技參與的英台合作計畫 GETPSC，與英國 GraphEnergyTech、劍橋石墨烯中心等單位探索石墨烯電極導入鈣鈦礦模組。這讓展場中的電池片有了更大的意義：電極不再只是實驗室元件的最後一道工序，而可能成為跨材料供應、設備製程及模組設計的共同開發題目。

這項合作也把「減銀」和「鈣鈦礦穩定度」接在一起。金屬遷移是鈣鈦礦電池設計必須面對的界面風險之一，改以碳系電極提供另一條降低風險的路線。Frontier IP 也主張，少用金屬可以減少與採礦相關的環境負荷，包括某些採礦流程使用汞或氰化物的問題；環境收益最終仍取決於油墨原料、塗布製程、電池壽命及回收方式的全生命週期比較。

對客戶來說，最終買的不是「含石墨烯」三個字，而是能符合用途的模組：電能穩定輸出、可依建築或設備場域設計尺寸，具備可說明的可靠度與成本。如果某條碳電極路線減少貴金屬使用，卻讓接觸電阻上升或成品良率下降，商業帳就未必算得過來；反之，只要電極、界面與印刷流程一起優化，就可能開出更具擴展性的製造選項。

所以，石墨烯鈣鈦礦電池片想解決的不是「電池能否吸收光」這道已經被反覆證明的題，而是光變成電之後，如何以更可放大、更可負擔的方式，把電送出來，並且在多年使用中維持它。這片電池讓人看見的，是鈣鈦礦從材料創新走向製造工程時，必須跨過的一道門檻。

延伸閱讀

臺灣鈣鈦礦科技〈全台首片石墨烯碳電極鈣鈦礦太陽能電池亮相〉：https://www.tw-perovskite.com/post/graphene-carbon-electrode-perovskite-solar-cell

《Nature Energy》〈Graphene oxide doping of the hole injection layer enables 23.6% efficiency in perovskite solar cells with carbon electrodes〉（2025）：https://www.nature.com/articles/s41560-025-01893-8

Frontier IP〈GraphEnergyTech〉公司資料與 2025 年年報：https://www.frontierip.co.uk/portfolio/graphenergytech/

新南威爾斯大學團隊〈The silver learning curve for photovoltaics and projected silver demand for net-zero emissions by 2050〉（2023）：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/pip.3661

2026 台灣國際智慧能源週｜PEROVSKITE AI 展現完整產業鏈：https://www.tw-perovskite.com/post/2026-energy-taiwan-perovskite-ai