（摘自经济产业省资料）

钙钛矿到底是什么？

这是一种矿物的名称吗？
最初，它以其发现者列夫·佩罗夫斯基（Lev Perovsky）（俄罗斯贵族和矿物学家：1792-1856）的名字命名。主要成分是钛酸钙（CaTiO3）。它是由钙、钛和氧组成的无机化合物。因为它具有不寻常的结构[左下图（右图显示了实际的钙钛矿太阳能电池]），所以它是具有相同晶体结构的物质的总称，并且由这些金属的氧化物制成的钙钛矿表现出很强的其独特之处在于常用于喷墨打印机的打印头。另一方面，代替氧化物的是由碘（I）等卤素制成的钙钛矿（例如CsPbI3）。这些可以人工合成，有些在吸收光时会产生电力。

由于这种卤化钙钛矿溶解在溶剂中，因此可以通过应用溶解的原料并将其干燥形成薄膜来用于发电。例如，通过将原材料应用到塑料薄膜等上，可以制造出轻薄的钙钛矿太阳能电池，并将其安装在日常生活的各个地方，当它们受到光照时，可以产生高转换效率的电力。 [下图]

其成分和制造方法与目前流行的使用半导体硅的太阳能电池完全不同，其特性比较如上图所示。

乍一看似乎很有前途，但是为了研究它，我们应该学习什么样的东西呢？
研究和开发领域称为光电化学。它是从化学中的“物理化学”领域的“电化学”中诞生的一个领域，是指涉及光的电化学。一个典型的例子是使用半导体作为电极光解水。顺便说一句，英文表示法是Photoelectricchemistry。 Pexel Technologies Co., Ltd.是一家于2004年成立的风险投资公司，其名称中添加了缩写“Cell”。

钙钛矿太阳能电池的发明

简单地将材料粘贴或印刷到玻璃板或塑料薄膜上似乎是一个牵强的想法，但何时、何地、由谁提出的呢？
让我们谈谈发明之前的步骤。我在以光催化剂研究而闻名的本田健一教授*1的实验室里完成了研究生院的博士学习，完成学业后，我在日本领先的薄膜制造商之一找到了一份工作。他参与了利用光电化学模拟植物光合作用的研究。不过，既然是公司研究院，一切都得由我来做。人造视网膜和锂离子二次电池的研究和开发是代表性的例子。虽然它们没有商业化，但都阐明了原理并发表在《科学》杂志上。当然，这并不是我一个人的力量。这段时间，我有一些痛苦的回忆，比如我精心准备的研究因为公司的情况而被打断。好吧，既然你是组织的一员，那么你自然要遵守公司的命令。

这与大学研究不同。那么，换工作吗？
最终，45岁之后，他开始考虑转行，当时给他的课题是染料敏化太阳能电池。这个想法是利用染料敏化技术来制造太阳能电池，以提高卤化银摄影的灵敏度。它是一种典型的化学太阳能电池，在发电机制方面是钙钛矿的前身。但就我个人而言，我不太热衷于此。由于它使用液体（电解质），我们预计会因泄漏而导致耐用性问题。发明者是Michael Gretzel教授*2，他在1991年发表了一篇论文，目前仍在继续研究，最近将转换效率提高到了14%。这个价值足以运行不需要太多电力的设备，甚至已经商业化。
*1 1925年至2011年间，历任东京大学教授、京都大学教授、东京工业大学教授、东京工业大学校长，因1972年的“本田富士岛效应”而闻名。他专注于二氧化钛的光催化特性，领导了众多发现和发明。
*2 Michael Grätzel：1944 年-瑞士洛桑联邦理工学院教授

这如何产生钙钛矿？
你们中的一些人可能已经从到目前为止的故事中注意到，光催化、光合作用和染料敏化都通过氧化还原反应将光能转化为化学能和电能。光合作用将二氧化碳和水转化为葡萄糖，光催化剂利用氧化钛作为半导体将水分解为氧气和氢气。染料敏化太阳能电池和钙钛矿太阳能电池将光直接转化为电能。氧化钛也用于传输电子。前者利用颜料吸收可见光（二氧化钛仅吸收紫外线），后者利用钙钛矿作为半导体吸收可见光并发电，通过将其涂覆并印刷在电极上，可以激活电池。 。
一切都是相连的！
我辞掉工作来到这所大学后，立即创办了前面提到的风险投资公司，并且也在实验室和那里研究染料敏化太阳能电池。然后一个年轻人出现在我面前，他想用钙钛矿代替染料。小岛春宏是日本摄影技术教育历史悠久的东京工业大学的硕士生，当时正在研究钙钛矿。介绍我的人是丰岛健二郎，他是东京工业大学的老师，在 Pexel 申请了工作，并加入了该公司。当我听到小岛的故事时，我接受了他并说道：“我不知道它是什么，但它具有光学功能，而且是一种以前没有人尝试过的方法，所以为什么不尝试一下呢？”我决定让他来。

我很失望。这在传统或大型大学中是不可想象的。
是的，这个地方很小，所以很灵活。另外，有很多孩子没有通过入学考试，所以我认为这对他们来说是一个启发。当然，我也感受到了一种奇怪的联系。当时的东京工业大学校长是本田健一。从东京大学退休后，转学到京都大学，然后返回东京。

在我的指导下，小岛先生悄悄地继续使用钙钛矿进行实验，而钙钛矿是一种大家都认为潜力不大的材料。更重要的是，我硕士毕业后，他进入了我现在在东京大学的实验室攻读博士学位。

2009年，也就是我博士课程的第三年，我利用钙钛矿将能量转换效率提高到3.8%，并与自己合着了一篇关于世界上第一个使用钙钛矿的太阳能电池的论文。☆标记】。小岛先生发表了有关钙钛矿研究的论文并获得了博士学位。

更多突破

距离那时已经过去了快15年了，据说目前有4万名研究人员在研究钙钛矿太阳能电池，但这来得这么容易吗？
还没有。钙钛矿太阳能电池的光转换效率现已赶上硅的水平，但还需要另一项突破才能将其从当时的略低于 4% 提高。
哪一种？到底是谁？
最初，我们使用含有碘的液体来传输电荷，类似于染料敏化。然而，这存在一些钙钛矿会溶解到其中并且效率不会提高的问题。
这是否意味着钙钛矿会在电解质中分解？
嗯，你可以这么说。无论这有多有效，它都是不实用的。小岛也意识到了这一点，并在2008年提出了固体物质的可能性。然而。
是否有新的进展发生？
详情请参阅上面的年表。我的研究背景将是主要焦点，但故事将从东院横滨大学扩展到瑞士、英国、韩国、中国和波兰。下一个主角又是一个年轻人，但这次他是英国人。 Henry Snaith*3 正在研究固体电荷传输材料是否可用于染料敏化太阳能电池。当他与 Michael Gretzel 教授一起工作时，他偶然与我们实验室的博士后 Takuro Murakami*4 成为了朋友，并了解了钙钛矿。之后，他在牛津大学找到了一份工作，也许他太感兴趣了，所以派了一名研究生到我的实验室学习三个月，学习如何制造钙钛矿。那是整整一年后的事了。他的实验室实现了3%的转换效率（见下图）。
什么，你做了什么？
我尝试将液体电解质转化为固体形式，这是我的专长。如此高的效率让世人惊叹不已，大家纷纷表示：“这个可以用！”我们共同撰写的论文引起了人们的关注，当时的参与者随后共同获得了全球多个享有盛誉的奖项*5。眨眼间，以前从事染料敏化太阳能电池研究的研究人员变成了钙钛矿研究人员！
从那时起，研究进展迅速。
我们实验室也获得了专利，全世界都在努力提高转换效率，现在我们已经做到了26%以上，几乎和硅一样了。剩下要做的唯一一件事就是创建一个具体的产品，即所谓的实施。
*3 Henry Snaith：现任牛津大学教授
*4 现任产业技术综合研究所有机太阳能电池研究组组长
*5 荣获多项奖项，包括 2017 年的科睿唯安引文荣誉奖、2022 年的 Rank 奖和 2024 年的 Asahi 奖。

从染料敏化到钙钛矿（来自 AIST 材料）

致日本企业和想在日本工作的年轻人

然而，似乎有一个问题。我想知道日本企业是否落后了。尽管钙钛矿在材料开发方面处于领先地位，但它充满了美好的事物。
毕竟，大公司只做那些能让他们盈利的事情。当你赚钱的时候，没有必要冒风险。我在之前的工作中多次经历过这种情况。而且，在日本人中，打石桥的人不少，打石桥也不过桥的人也不少。这也是日本经常被欧美、中国超越的原因之一。

另一个问题是硅太阳能电池的创伤。最初，日本拥有压倒性的市场份额，但后来被韩国和中国超越。对于钙钛矿，管理层普遍存在一种先入为主的观念，“既然是同样的太阳能发电，我们又会输。”我希望那些想在大公司工作的人扭转这种文化。这次我不会失败。

如何选择实验室

我看到他周围的人在成长，来自不同背景的学生和年轻研究人员，如小岛先生、池上一志先生、村上拓郎先生、丰岛健二郎先生，在重要时刻占据了舞台和关系的中心。下活跃。将受邀到东京大学担任教授的濑川浩司纳入其中可能是个好主意。
我同意。他是京都大学本田教授的助手，当我成为东京​​大学教授时，他推荐我成为东京​​大学的客座教授。
无论我走到哪里，我都喜欢看到学生们开心的笑脸，我已尽我所能来实现这一目标。甚至本科生也被带到海外学术界。然后，当我去那里时，我成为催化剂并遇到了许多不同的人。有些人会因此而成长。
他的座右铭是“人员、检查、努力”，据说这是他的座右铭。
这是一句古话的变体，“做好自己的事，听天由命”。 “人力资源”就是聚集人和会见人，无论是公司研究实验室还是大学，这一点都非常重要。人们邀请他人，圈子扩大，成果产生。顺便说一句，“检查”的意思是彻底调查并发现好的东西。
我曾经听过这样一句话：“研究是围绕真理展开的人际关系。”

给高中生的话

高中期间，广学浅学固然重要，但我也想至少有一件东西学得深。还有《综合探究时间》、《理数探究》等课程，很容易学到方法论和方法。当您思考“这是怎么回事？”时，请从那里开始调查。另外，即使乍一看与主题无关，如果你的手能够到，请先尝试一下。然后彻底研究，直到您满意为止。在实验过程中，如果你遇到一些让你想知道的事情，“啊？”我希望你停下来思考原因。如果你匆忙忽略它，你可能会错过一个重大发现。

就像“付出努力，等待结果。”通过这个过程，你也会发现自己感兴趣的是什么，即使不幸不成功，知道那也是一种伟大的成就。

有点题外话，但我仍然在闲暇时间拉小提琴，研究它作为一种乐器。我决定将我的新发现提交给权威期刊，目前已经发表了三期。

初中、高中时期，他在升学考试中曾遭遇挫折，但进入大学和研究生院后，他的状态又恢复了。我的研究生生涯特别充实，写了很多论文，包括发表在《自然》和《科学》杂志上的论文。我想我之前的“追求为什么”和“追求爱”开花了。这一点至今仍然支持着我。
最后，请给我们介绍一下生成式人工智能。
人工智能根据大量信息（大数据）得出结论，而不是思考。我的观点是否定的，因为依赖人工智能可能会削弱人们努力思考的能力。如果人工智能只用于信息的高级处理就好了。
谢谢大家！