在德國哈弗爾河畔勃蘭登堡郊區的一家工廠，身著潔凈工作服的技術工人正在將閃亮的薄方塊裝進平板組件中，這將是未來市場上最好的太陽能電池板。

這家試點工廠屬于英國牛津大學校辦公司牛津光伏(Oxford PV)。自2012年起，該公司便致力于鈣鈦礦晶體太陽能電池的商業化。10年前，日本桐蔭橫濱大學的宮坂力(Tsutomu Miyasaka)研究小組宣布首批鈣鈦礦太陽能電池問世。但是這些早期的實驗室原型非常不穩定，效能僅有3.8%。

后來，研究人員和制造商在效能方面取得了巨大進步，并解決了設備的穩定性和可擴展性問題。例如，2018年6月，牛津光伏公布了其里程碑式的最新效率，達到27.3%。相比之下，當前的硅太陽能電池光伏效率的最好紀錄是26.7%，而商用硅電池組件的效率還要低得多。

目前，該公司正著手推出全球首個商用疊層硅-鈣鈦礦太陽能電池組件，將鈣鈦礦材料的薄膜層與硅太陽能設備相結合。牛津光伏首席技術官克里斯•凱斯(Chris Case)表示，太陽能組件的外觀和性能與傳統硅太陽能電池組件非常相似。主要的不同在于，它們產生的光電效率更高，會產生更多電量。

鈣鈦礦太陽能產業7年前尚不存在，而今天其發展已十分引人注目。現在，有幾十家公司競相將此技術推向市場。全球數百名研究人員正在研究新型鈣鈦礦材料和處理方法，研究如何使設備工作。凱斯認為2018年關于鈣鈦礦的學術論文數量有望突破5000篇(包括有關鈣鈦礦光電探測器、X射線探測器和發光二極管的報告)。

短短10年間，鈣鈦礦已經從刁鉆、低效的實驗產品發展為達到或超越傳統太陽能電池性能的商業級產品。除有機發光二極管、染料敏化或量子點太陽能電池外，沒有其他太陽能光伏技術可以與之相媲美。

凱斯稱：“目前我們正處于歷史的轉折點。現在，在全球大多數地方，無補貼的太陽能發電成本低于其他任何形式的發電。”他認為鈣鈦礦將確保太陽能的主宰地位。

“阻止不了。即便是全球最大的石油公司也無法阻止它。”

鈣鈦礦的誘人之處是，在將光子轉化為電能方面比硅更為優越。

科羅拉多州戈爾登國家可再生能源實驗室鈣鈦礦太陽能團隊負責人約瑟夫•貝瑞(Joseph Berry)說：“我的一個同事喜歡說，如果你要選擇一種理想的太陽能材料，你絕不會選硅。(硅)能成為一種重要材料，是因為所有研發資金都投資于硅(用于集成電路和太陽能)。”

貝瑞稱：“高純度無瑕疵的硅才具備我們垂涎的特性。鈣鈦礦能夠容忍瑕疵的存在。我們無須精心處理材料就可獲得極具競爭力的產品效能。”鈣鈦礦還可用于各種低成本的生產方法，包括旋涂和卷對卷印刷。美國國家可再生能源實驗室的研究人員甚至開發出一種可作畫的鈣鈦礦墨水。

貝瑞預測，如果建造一座10億瓦規模的鈣鈦礦太陽能電池廠，最終成本大約是目前建造一座類似規模硅太陽能電池工廠的1/10。最終產品柔韌且近乎透明，因此專家設想可使用它們作為窗玻璃和建筑物的噴涂涂層。

鈣鈦礦最初是指含鈣、鈦和氧的礦物，于1839年首次被發現。此后，鈣鈦礦指代一大類具有與此類礦物相同晶體結構的化合物。其化學成分簡寫為AMX3，其中A通常代表有機分子，M代表金屬(如鉛或錫)，X代表鹵素(如碘或氯)。桐蔭橫濱大學的宮坂研究團隊用化合甲基銨三碘化鉛制成了首個鈣鈦礦電池。但牛津光伏的凱斯認為，成千上萬種化合物都可以形成這種晶體結構。

無論化學性質如何，鈣鈦礦太陽能電池都必須滿足3個基本商業化標準：穩定性、效能和可量產。凱斯稱，他的公司將硅薄膜和鈣鈦礦組合成“疊層”電池，解決了上述3個問題。這種電池可以使用目前的太陽能電池片制造方法生產。

早在2012年公司開始研究鈣鈦礦時，牛津光伏就瞄準了可以涂在玻璃上，用于窗戶和其他建筑構件的純鈣鈦礦產品。凱斯稱：“這是一個杰出的創意，但我們意識到步入商業化可能還需要5到10年。我們力求縮短交付時間。”

當陽光進入牛津光伏的疊層電池時，光子穿過透明電極層，抵達鈣鈦礦層，鈣鈦礦層吸收較短的波長(趨向于光譜的藍色端)。未被吸收的光子穿過一個稀薄結合層，遇到吸收較長波長的硅層。最終，更多的可用光被電池吸收。

凱斯解釋道：“要制造出效能為26%甚至30%的疊層電池，只需要效能15%到17%的鈣鈦礦層，外加效能為20%的普通硅層。”