作者 | 袁漪琳

出品 | 虎嗅科技組

光伏苦內(nèi)卷久矣。

2021被稱為碳中和行動(dòng)元年,，光伏行業(yè)更是熱點(diǎn)頻出。但在過(guò)去的一年里,，供應(yīng)鏈上的原材料和物流成本普遍上調(diào)——例如，硅料每千克均價(jià)從80元上漲到最高點(diǎn)的270元，給行業(yè)帶來(lái)焦慮情緒,，今年的光伏新增裝機(jī)容量也未達(dá)預(yù)期。

晶硅技術(shù)即將觸頂,，一個(gè)憑借技術(shù)洗牌的行業(yè)，亟需一股新的動(dòng)力來(lái)打破尷尬,。從全球科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)室里飛速“進(jìn)化”的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，開始作為光伏“革新者”進(jìn)入大眾視野,，吸引資金流入。

今年1月,，由三峽資本領(lǐng)投的纖納光電完成3.88億的C輪融資。8月,，北京曜能科技完成數(shù)千萬(wàn)元的A輪融資，由高瓴氣候變化投資團(tuán)隊(duì)領(lǐng)投,，鈣鈦礦賽道再迎空前熱度。10月,，極電光能的Pre-A輪融資獲得碧桂園創(chuàng)投、九智資本聯(lián)合領(lǐng)投,，募得2.2億元,。

“上帝送給光伏行業(yè)的禮物”

鈣鈦礦是一種人工合成的新型光電材料,，具有極其出色的光學(xué)和電學(xué)性能,，在納米結(jié)構(gòu)太陽(yáng)能電池的應(yīng)用上備受期待。

“有教授說(shuō),，'鈣鈦礦是上天賜給光伏行業(yè)的一個(gè)禮物’，”招銀國(guó)際執(zhí)行董事余操告訴虎嗅,，包括他自己從本科開始學(xué)光伏薄膜的時(shí)候，因?yàn)檫@個(gè)領(lǐng)域的技術(shù)一直很難有突破，很多人甚至感覺都快學(xué)不下去了,，主要原因是之前的薄膜，例如非晶硅,、有機(jī)、銅銦鎵硒等技術(shù)都很難在效率和成本上比晶硅有優(yōu)勢(shì),，但鈣鈦礦一出來(lái)就“挽救了很多人的職業(yè)”,。在他讀博期間,，鈣鈦礦的相關(guān)技術(shù)在學(xué)術(shù)上已經(jīng)不算新鮮，而是一個(gè)熱門話題,，且一直在成長(zhǎng),。

因?yàn)椋}鈦礦自身的特質(zhì)在“同行襯托”下更具亮眼優(yōu)勢(shì),。

目前我國(guó)光伏電池主要分三個(gè)種類,。

一是最為人所知的晶體硅路線，包括單晶硅和多晶硅電池,。光電轉(zhuǎn)化效率較高的單晶硅逐漸替代多晶硅成為大勢(shì)所趨,。

單晶硅路線也已經(jīng)跑出了像隆基股份和中環(huán)股份這樣正當(dāng)紅的行業(yè)龍頭,。單晶硅的市場(chǎng)份額擴(kuò)張迅猛,，根據(jù)中國(guó)光伏行業(yè)協(xié)會(huì)數(shù)據(jù),，2020年單晶硅占市場(chǎng)份額為90.2%，而三年前其占比僅有27%,。

據(jù)2020中國(guó)可再生能源學(xué)術(shù)大會(huì)公開資料，目前有漢能薄膜HJT創(chuàng)下25.1% 最高效率,，隨后是晶科能源的N 型單晶硅 TOPCon 雙面電池突破的 24.87%。

二是銅鋅錫硫薄膜電池 (CZTSSe)——南京郵電大學(xué)辛顥教授課題組刷新的最新效率紀(jì)錄是 11.56%,，為目前國(guó)內(nèi)最高。

路線三就是鈣鈦礦(Perovskite)電池,。鈣鈦礦太陽(yáng)能電池中含有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的化合物，最常見的是基于有機(jī)-無(wú)機(jī)鉛或鹵化錫的混合材料,，作為集光活性層。

余操博士告訴虎嗅,，截至目前，鈣鈦礦在效率,、成本、穩(wěn)定性上都達(dá)到了預(yù)期中較好的結(jié)果,，因此無(wú)論學(xué)術(shù)上還是商業(yè)上，近期對(duì)鈣鈦礦的前景都十分看好,，包括他在內(nèi)不少人都把鈣鈦礦技術(shù)視作光伏行業(yè)甚至能源行業(yè)的潛在“顛覆者”。

首先來(lái)看性能,。

光伏材料分直接帶隙和間接帶隙。余操博士指出,，直接帶隙在理論效率上本身就比間接帶隙要高，所以相比晶硅,，鈣鈦礦是更理想的光伏材料,，吸光能力強(qiáng)、熱效應(yīng)好,，溫度系數(shù)低。

從2009年以來(lái),，混合鈣鈦礦就作為明星化合物在太陽(yáng)能電池領(lǐng)域異軍突起。

2012年,，牛津大學(xué)和瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院的學(xué)者把效率提高到了10%，短短兩年后又把這個(gè)數(shù)值拉升到17%,。鈣鈦礦光電轉(zhuǎn)化效率在近十年內(nèi)就實(shí)現(xiàn)了從3.8%到25.7%的飛躍式增長(zhǎng)，晶硅太陽(yáng)能電池的研究則需要走過(guò)四五十年才能達(dá)到這個(gè)水平,。

另外，鈣鈦礦組件的效率也已經(jīng)逐漸能比肩主流的晶硅太陽(yáng)能電池,。商業(yè)化鈣鈦礦組件的初創(chuàng)公司纖納光電創(chuàng)造的鈣鈦礦小組件的世界效率記錄為21.4%，已經(jīng)觸及到了當(dāng)前傳統(tǒng)單晶硅組件的效率水平,。

根據(jù)德國(guó)哈梅林太陽(yáng)能研究所（ISFH）2019年公開的分析，晶硅的理論極限效率是29.43%,，目前只有TOPCon電池（28.2%-28.7%）最為接近。也就是說(shuō),，晶硅的發(fā)展正在逼近其效率天花板，這就不難理解為什么主流光伏廠商迫切需要抓緊新材料來(lái)破局,。

二是最關(guān)鍵的一點(diǎn)：成本夠低。

嚴(yán)重內(nèi)卷的價(jià)格戰(zhàn)是行業(yè)常態(tài),。能源市場(chǎng)對(duì)價(jià)格敏感性高，產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的唯一的指標(biāo)就是看度電成本,，因此光伏組件競(jìng)爭(zhēng)的核心就是單瓦成本,。

上網(wǎng)價(jià)格固定的情況下,，發(fā)電站需要盡可能壓縮度電成本來(lái)?yè)Q取超額收益，只能通過(guò)一方面降低材料成本,，一方面提高光電轉(zhuǎn)換效率，晶硅光伏走到今天是從產(chǎn)業(yè)端和供應(yīng)鏈上一分分摳出來(lái)的,，而鈣鈦礦因?yàn)槠洳牧铣杀具^(guò)于低廉可能一下子就能把單瓦成本砍半，具有巨大的吸引力,。

山東航禹能源有限公司執(zhí)行董事丁文磊向虎嗅透露，業(yè)內(nèi)對(duì)鈣鈦礦技術(shù)很看好,，因?yàn)槠浼夹g(shù)走通后能降低成本達(dá)到30%以上。

由于原材料豐富,、價(jià)格低，不受稀有元素儲(chǔ)量限制,、厚度薄（<1微米,，晶硅層則是180微米）用料少,，鈣鈦礦的電池成本能做到無(wú)限趨近于0,，低到不需要理會(huì)晶硅的價(jià)格內(nèi)卷。

除了效率和成本以外,，晶體材料的短板——在光、熱,、濕度條件變化下的穩(wěn)定性，則已經(jīng)在近年來(lái)的研究中持續(xù)提高,。

例如，2019年底纖納光電獲得全球第一張鈣鈦礦組件穩(wěn)定性的第三方認(rèn)證,，今年2月又獲得IEC61215多倍加嚴(yán)認(rèn)證，其中紫外耐老化測(cè)試的總量為100 kWh,，等同于IEC61215標(biāo)準(zhǔn)的6.5倍,；雙85濕熱耐老化測(cè)試3000h,，等同于IEC61215標(biāo)準(zhǔn)的3倍。

協(xié)鑫納米CEO范斌在十月份的一場(chǎng)光伏產(chǎn)業(yè)沙龍中稱,，他們?cè)谌ツ甑淖约旱脑囼?yàn)中也發(fā)現(xiàn)，封裝條件良好的組件在濕度85%,、溫度85℃的測(cè)試條件下能做到2000小時(shí)無(wú)衰減。

諸如此類的進(jìn)展意味著,，鈣鈦礦一直被詬病甚至被很多專家篤定無(wú)法解決的可靠性的科學(xué)問(wèn)題，用數(shù)據(jù)已經(jīng)證明可以被解決,。這也讓資本和學(xué)界對(duì)此越發(fā)踴躍，以至于有行業(yè)研究人員用“頂刊收割機(jī)”來(lái)形容鈣鈦礦領(lǐng)域研究的受重視程度,。

盡管各方面優(yōu)勢(shì)明顯，鈣鈦礦電池邁向市場(chǎng)仍要面對(duì)技術(shù)難度大的現(xiàn)實(shí),。

余操博士指出，在戶外實(shí)際應(yīng)用中的性能表現(xiàn)很重要,，未來(lái)要看大規(guī)模量產(chǎn)的鈣鈦礦組件在室外會(huì)不會(huì)碎裂、進(jìn)水氣,、衰減，組件的一致性是否能經(jīng)受時(shí)間和各種環(huán)境,，這些都需要大量的時(shí)間和實(shí)驗(yàn)去積累。

改寫光伏地圖

基于光伏行業(yè)的自身邏輯和發(fā)展周期,，三到五年一循環(huán)：技術(shù)迭代引領(lǐng)成本和效率優(yōu)化，新技術(shù)新企業(yè)替換掉老舊血液,，你方唱罷我登場(chǎng),。

因此,，像隆基這樣曾經(jīng)以單晶硅路線逆轉(zhuǎn)多晶硅格局的“顛覆者”,，也自知不算新潮。

今年五月,，注意到,，隆基股份（601012）公布了鈣鈦礦電池和疊層光伏器件的兩項(xiàng)專利,。9月份，隆基在投資者互動(dòng)平臺(tái)表示公司繼續(xù)“密切關(guān)注鈣鈦礦等新型電池技術(shù)”,。

同樣跟上腳步，抓緊鈣鈦礦研究立項(xiàng),、合作或資金布局的光伏老玩家還包括東方日升（300188）,、拓日新能（002218）、邁為股份（300751）,、天合光能（688599）、京山輕機(jī)（000821）等,。

而早在2017年，“多晶之王”協(xié)鑫集團(tuán)就收購(gòu)了由瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院博士范斌及兩位清華校友創(chuàng)辦的鈣鈦礦公司廈門惟華光能,，也就是如今的協(xié)鑫納米。

據(jù)光伏們報(bào)道,，寧德時(shí)代也曾在去年9月傳出充實(shí)鈣鈦礦研究團(tuán)隊(duì)的消息。如今,，寧德時(shí)代已經(jīng)位列協(xié)鑫納米的股東之一。如開頭所提及的三家鈣鈦礦公司——纖納光電,、曜能科技和極電光能,，都在今年獲得了包括央企在內(nèi)的一眾頭部機(jī)構(gòu)的支持。

細(xì)微差異在于,，曜能科技做的是鈣鈦礦-晶硅疊層，而非單結(jié)鈣鈦礦技術(shù),，可以粗淺理解為把鈣鈦礦和晶硅疊在一起，讓它們各施所長(zhǎng),，吸收不同特定波段的光譜,，以達(dá)到整體上提升轉(zhuǎn)換效率的效果。這對(duì)投資者而言無(wú)疑是有吸引力的,，或許還有希望應(yīng)用于舊電站的升級(jí)改造,。

纖納光電和三峽科研院聯(lián)合開發(fā)的鈣鈦礦-晶硅四端子疊層組件在約20cm2的組件上達(dá)到了26.63%的效率,，其中16.86%的發(fā)電效率要?dú)w功于鈣鈦礦,。

雖然疊層和單層的技術(shù)沒有太本質(zhì)的差異,，都是吸收光、轉(zhuǎn)換光,，但在余操博士看來(lái),，單結(jié)更有優(yōu)勢(shì),，“就好像兩個(gè)人過(guò)日子得多方面磨合，有時(shí)可能還不如一個(gè)人過(guò)更自由舒服,，串聯(lián)兩種吸光材料的疊層技術(shù)在難度和成本上都相對(duì)更高,?！?/p>

光電轉(zhuǎn)換效率高、穩(wěn)定性好是鈣鈦礦技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化前提,，能有效降低成本,、實(shí)現(xiàn)良好的經(jīng)濟(jì)效益則是推動(dòng)鈣鈦礦技術(shù)大規(guī)模市場(chǎng)化應(yīng)用的支撐和亮點(diǎn),。

幾家較早起步研發(fā)鈣鈦礦電池的公司，杭州纖納光電,、無(wú)錫極電光能、蘇州協(xié)鑫納米都一度計(jì)劃在明年初實(shí)現(xiàn)量產(chǎn),。

不過(guò)，余操博士指出,，目前對(duì)“量產(chǎn)”的界定不甚明確,，一種看法是在30*40cm,，即大概千平方厘米的級(jí)別上有穩(wěn)定的產(chǎn)品輸出。不過(guò)為了滿足大型電站所需要的尺寸,，“量產(chǎn)”一般指的是在組件面積擴(kuò)大到平米級(jí)別的組件上較穩(wěn)定的出貨，同時(shí)要保證高效率,、良好的穩(wěn)定性和優(yōu)于晶硅的綜合成本。

不同于已經(jīng)發(fā)展20多年的晶硅,，商業(yè)上的每一個(gè)進(jìn)步對(duì)于蹣跚學(xué)步的鈣鈦礦技術(shù)來(lái)講是不小的挑戰(zhàn),。

至于能在幾年內(nèi)量產(chǎn),、把鈣鈦礦電池產(chǎn)品推廣到市場(chǎng)中一個(gè)比較主流的位置上,，各種預(yù)測(cè)眾說(shuō)紛紜。參照晶硅太陽(yáng)能電池從試點(diǎn)到普及的過(guò)程,，對(duì)鈣鈦礦量產(chǎn)時(shí)間的預(yù)測(cè)基本落在接下來(lái)的五到十年內(nèi)。余操博士則預(yù)測(cè)未來(lái)一兩年內(nèi)可能會(huì)有一個(gè)初步示范效果,，從產(chǎn)業(yè)發(fā)展的角度上講，要讓大部分電站投資者接受新技術(shù)3到5年是一個(gè)比較合理的區(qū)間,。

鈣鈦礦必定改寫光伏格局的行業(yè)共識(shí)正在加強(qiáng)——產(chǎn)業(yè)進(jìn)程仍需時(shí)日，但一定不會(huì)令人久等,。