（摘自經濟產業省資料）

鈣鈦礦到底是什麼？

這是一種礦物的名稱嗎？
最初，它以其發現者列夫·佩羅夫斯基（Lev Perovsky）（俄羅斯貴族和礦物學家：1792-1856）的名字命名。主要成分是鈦酸鈣（CaTiO3）。它是由鈣、鈦和氧組成的無機化合物。因為它具有不尋常的結構[左下圖（右圖顯示了實際的鈣鈦礦太陽能電池]），所以它是具有相同晶體結構的物質的總稱，並且由這些金屬的氧化物製成的鈣鈦礦表現出強烈的其獨特之處在於常用於噴墨印表機的列印頭。另一方面，取代氧化物的是由碘（I）等鹵素製成的鈣鈦礦（例如CsPbI3）。這些可以人工合成，有些在吸收光時會產生電力。

由於這種鹵化鈣鈦礦可溶於溶劑，因此透過塗覆熔化的原料並乾燥形成薄膜，可以用於發電。例如，透過將原料應用到塑膠薄膜等上，可以製造出輕薄的鈣鈦礦太陽能電池，並將其安裝在日常生活的各個地方，當它們受到光照時，可以產生高轉換效率的電力。 [下圖]

其成分和製造方法與目前流行的使用半導體矽的太陽能電池完全不同，其特性比較如上圖所示。

光看它似乎很有前途，但是為了研究它，我們該學習什麼樣的東西呢？
研究和開發領域稱為光電化學。它是化學中“物理化學”領域中的“電化學”衍生出來的一個領域，是指涉及光的電化學。一個典型的例子是使用半導體作為電極光解水。順便說一句，英文表示法是Photoelectricchemistry。 Pexel Technologies Co., Ltd.是一家於2004年成立的創投公司，其名稱中加入了縮寫「Cell」。

鈣鈦礦太陽能電池的發明

簡單地將材料黏貼或印刷到玻璃板或塑膠薄膜上似乎是一個牽強的想法，但何時、何地、由誰提出的呢？
讓我們談談發明之前的步驟。我在以光催化劑研究而聞名的本田健一教授*1的實驗室裡完成了研究生院的博士學習，完成學業後，我在日本領先的薄膜製造商之一找到了一份工作。他參與了利用光電化學模擬植物光合作用的研究。不過，既然是公司研究院，一切都得由我來做。人造視網膜和鋰離子二次電池的研究和開發是代表性的例子。雖然它們沒有商業化，但都闡明了原理並發表在《科學》雜誌上。當然，這不是我一個人的力量。這段時間，我有一些痛苦的回憶，例如我精心準備的研究因為公司的狀況而被打斷。好吧，既然你是組織的一員，那麼你自然要遵守公司的命令。

這與大學研究不同。那麼，換工作嗎？
最終，45歲後，他開始考慮轉行，當時給他的主題是染料敏化太陽能電池。這個想法是利用染料敏化技術來製造太陽能電池，以提高鹵化銀攝影的靈敏度。它是一種典型的化學太陽能電池，在發電機制方面是鈣鈦礦的前身。但就我個人而言，我不太熱衷於此。由於它使用液體（電解質），我們預計會因洩漏而導致耐用性問題。發明者是Michael Gretzel教授*2，他在1991年發表了一篇論文，目前仍在繼續研究，最近將轉換效率提高到了14%。這個價值足以運作不需要太多電力的設備，甚至已經商業化。
*1 1925年至2011年間，歷任東京大學教授、京都大學教授、東京工業大學教授、東京工業大學校長，因1972年的「本田富士島效應」而聞名。他專注於二氧化鈦的光催化特性，領導了許多發現和發明。
*2 Michael Grätzel：1944 年-瑞士洛桑聯邦理工學院教授

這如何產生鈣鈦礦？
你們中的一些人可能已經從到目前為止的故事中註意到，光催化、光合作用和染料敏化都透過氧化還原反應將光能轉化為化學能和電能。光合作用將二氧化碳和水轉化為葡萄糖，光催化劑利用氧化鈦作為半導體將水分解為氧氣和氫氣。染料敏化太陽能電池和鈣鈦礦太陽能電池將光直接轉換為電能。氧化鈦也用於傳輸電子。前者利用顏料吸收可見光（二氧化鈦只吸收紫外線），後者利用鈣鈦礦作為半導體，吸收可見光並發電，通過將其塗覆並印刷在電極上，可以激活電池。 。
一切都是相連的！
我辭掉工作來到這所大學後，立即創辦了前面提到的創投公司，也在實驗室和那裡研究染料敏化太陽能電池。然後有個年輕人出現在我面前，他想用鈣鈦礦代替染料。小島春宏是日本攝影技術教育歷史悠久的東京工業大學的碩士生，當時正在研究鈣鈦礦。介紹我的人是豐島健二郎，他是東京工業大學的老師，在 Pexel 申請了工作，並加入了該公司。當我聽到小島的故事時，我接受了他並說：「我不知道它是什麼，但它具有光學功能，而且是一種以前沒有人嘗試過的方法，所以為什麼不嘗試一下呢？ 「我決定讓他來。

我很失望。這在傳統或大型大學中是不可想像的。
是的，這個地方很小，所以很靈活。另外，有很多孩子沒有通過入學考試，所以我認為這對他們來說是一個啟發。當然，我也感受到了一種奇怪的連結。當時的東京工業大學校長是本田健一。從東京大學退休後，轉學到京都大學，然後返回東京。

在我的指導下，小島先生悄悄地繼續使用鈣鈦礦進行實驗，而鈣鈦礦是一種大家都認為潛力不大的材料。更重要的是，我碩士畢業後，他進入了我現在在東京大學的實驗室攻讀博士學位。

2009年，也就是我博士課程的第三年，我利用鈣鈦礦將能量轉換效率提高到3.8%，並與自己合著了一篇關於世界上第一個使用鈣鈦礦的太陽能電池的論文。☆標記】。小島先生發表了有關鈣鈦礦研究的論文並獲得了博士學位。

更多突破

距離那時已經過了快15年了，據說目前有4萬名研究人員在研究鈣鈦礦太陽能電池，但這來得這麼容易嗎？
還沒有。鈣鈦礦太陽能電池的光轉換效率現已趕上矽的水平，但還需要另一項突破才能將其從當時的略低於 4% 提高。
哪一種？到底是誰？
最初，我們使用含有碘的液體來傳輸電荷，類似於染料敏化。然而，這存在一些鈣鈦礦會溶解到其中並且效率不會提高的問題。
這是否意味著鈣鈦礦會在電解質中分解？
嗯，你可以這麼說。無論這有多有效，它都是不實用的。小島也意識到了這一點，並在2008年提出了固體物質的可能性。然而。
是否有新的進展發生？
詳情請參閱上面的年表。我的研究背景將是主要焦點，但故事將從東院橫濱大學擴展到瑞士、英國、韓國、中國和波蘭。下一個主角又是一個年輕人，但這次他是英國人。 Henry Snaith*3 正在研究固體電荷傳輸材料是否可用於染料敏化太陽能電池。當他與 Michael Gretzel 教授一起工作時，他偶然與我們實驗室的博士後 Takuro Murakami*4 成為了朋友，並了解了鈣鈦礦。之後，他在牛津大學找到了一份工作，也許他太感興趣了，所以派了一名研究生到我的實驗室學習三個月，學習如何製造鈣鈦礦。那是整整一年後的事了。他的實驗室實現了3%的轉換效率（見下圖）。
什麼，你做了什麼？
我嘗試將液體電解質轉化為固體形式，這是我的專長。如此高的效率讓世人驚嘆不已，大家紛紛表示：“這個可以用！”我們共同撰寫的論文引起了人們的關注，當時的參與者隨後共同獲得了全球多個享有盛譽的獎項*5。眨眼間，以前從事染料敏化太陽能電池研究的研究人員變成了鈣鈦礦研究人員！
從那時起，研究進展迅速。
我們實驗室也獲得了專利，全世界都在努力提高轉換效率，現在我們已經做到了26%以上，幾乎和矽一樣了。剩下要做的唯一一件事就是創建一個具體的產品，即所謂的實施。
*3 Henry Snaith：現任牛津大學教授
*4 現任產業技術綜合研究所有機太陽能電池研究組組長
*5 榮獲多項獎項，包括 2017 年的科睿唯安引文榮譽獎、2022 年的 Rank 獎和 2024 年的 Asahi 獎。

從染料敏化到鈣鈦礦（來自 AIST 材料）

致日本企業和想在日本工作的年輕人

然而，似乎有一個問題。我想知道日本企業是否落後了。儘管鈣鈦礦在材料開發方面處於領先地位，但它充滿了美好的事物。
畢竟，大公司只做那些能讓他們獲利的事。當你賺錢的時候，沒有必要冒風險。我在之前的工作中多次經歷過這種情況。而且，在日本人中，打石橋的人不少，打石橋也不過橋的人也不少。這也是日本常被歐美、中國超越的原因之一。

另一個問題是矽太陽能電池的創傷。最初，日本擁有壓倒性的市場份額，但後來被韓國和中國超越。對於鈣鈦礦，管理層普遍存在一種先入為主的觀念，“既然是同樣的太陽能發電，我們又會輸。”我希望那些想在大公司工作的人能扭轉這種文化。這次我不會失敗。

如何選擇實驗室

我看到他周圍的人在成長，來自不同背景的學生和年輕研究人員，如小島先生、池上一志先生、村上拓郎先生、豐島健二郎先生，在重要時刻佔據了舞台和關係的中心。下活躍。將受邀到東京大學擔任教授的瀨川浩司納入其中可能是個好主意。
我同意。他是京都大學本田教授的助手，當我成為東京大學教授時，他推薦我成為東京大學的客座教授。
無論我走到哪裡，我都喜歡看到學生們開心的笑臉，而我已盡我所能實現這一目標。甚至本科生也被帶到海外學術界。然後，當我去那裡時，我成為催化劑並遇到了許多不同的人。有些人會因此而成長。
他的座右銘是“人員、檢查、努力”，據說這是他的座右銘。
這是一句古話的變體，「做好自己的事，聽天由命」。 「人力資源」就是聚集人和會見人，無論是公司研究實驗室還是大學，這一點都非常重要。人們邀請他人，圈子擴大，成果產生。順便說一句，「檢查」的意思是徹底調查並發現好的東西。
我曾經聽過這樣一句話：“研究是圍繞真理展開的人際關係。”

給高中生的寄語

高中期間，廣學淺學固然重要，但我也想至少有一件東西學得深。還有《綜合探究時間》、《理數探究》等課程，很容易學到方法論與方法。當您思考「這是怎麼回事？」時，請從那裡開始調查。另外，即使乍看之下與主題無關，如果你的手能夠到，請先嘗試一下。然後徹底研究，直到您滿意為止。在實驗過程中，如果你遇到一些讓你想知道的事情，「啊？」我希望你停下來思考原因。如果你匆忙忽略它，你可能會錯過一個重大發現。

就像“付出努力，等待結果。”透過這個過程，你也會發現自己感興趣的是什麼，即使不幸不成功，知道那也是一種偉大的成就。

有點題外話，但我仍然在閒暇時間拉小提琴，研究它作為一種樂器。我決定將我的新發現提交給權威期刊，目前已經發表了三期。

國中、高中時期，他在升學考試中曾遭遇挫折，但進入大學和研究所後，他的狀態又恢復了。我的研究生生涯特別充實，寫了很多論文，包括發表在《自然》和《科學》雜誌上的論文。我想我之前的「追求為什麼」和「追求愛」開花了。即使在今天，這仍然支持著我。
最後，請給我們介紹一下生成式人工智慧。
人工智慧根據大量資訊（大數據）得出結論，而不是思考。我的觀點是否定的，因為依賴人工智慧可能會削弱人們努力思考的能力。如果人工智慧只用於資訊的高階處理就好了。
謝謝大家！