鈣鈦礦，光伏的下一個(gè)顛覆者

如果說(shuō)以光伏為代表的新能源帶動(dòng)了能源從資源型產(chǎn)業(yè)向制造業(yè)轉(zhuǎn)型，那么鈣鈦礦的出現(xiàn)意味著未來(lái)能源領(lǐng)域的變革將由材料創(chuàng)新推動(dòng)。

當(dāng)前95%以上的光伏發(fā)電設(shè)備均以晶體硅為基礎(chǔ)。硅作為一種儲(chǔ)備豐富、穩(wěn)定性高的半導(dǎo)體材料，支撐著光伏產(chǎn)業(yè)一路從幼小到發(fā)展壯大，但它已趨近瓶頸。

晶硅電池的光電轉(zhuǎn)換效率的理論極限是29.4%，實(shí)驗(yàn)室效率在2016年突破26.3%后，花了九年時(shí)間才提升到27.81%，量產(chǎn)效率也已接近27%。在逼近理論極限的過程中，晶硅技術(shù)很難再出現(xiàn)代際性的差異，廠商們以微小的差距迭代，產(chǎn)品也愈發(fā)同質(zhì)化。

隆基綠能近兩年力推的BC（背接觸）電池，可能是晶硅光伏最后一個(gè)新故事。未來(lái)兩到三年內(nèi)，晶硅光伏技術(shù)或?qū)⑦_(dá)到天花板，而鈣鈦礦的故事則剛開始。

鈣鈦礦（CaTiO3）于1839年被一位德國(guó)礦物學(xué)家在俄羅斯發(fā)現(xiàn)，并以俄羅斯礦物學(xué)家列夫·佩羅夫斯基命名，稱為Perovskite。但現(xiàn)在業(yè)界所指的鈣鈦礦并不特指這種礦石，而是與其有相同晶體結(jié)構(gòu)的一類化合物。這類通式為ABX3的化合物，通過不同元素的組合，可以演變出成千上萬(wàn)種材料。

鈣鈦礦結(jié)構(gòu)具備多種優(yōu)異的光電性能，在光伏等領(lǐng)域有巨大的應(yīng)用潛力。鈣鈦礦單結(jié)電池的理論效率極限為33%，疊層電池的理論效率極限則高達(dá)45%。單結(jié)電池只有一個(gè)鈣鈦礦吸光層，疊層電池則有兩層或多層吸光材料，可以吸收不同波長(zhǎng)的太陽(yáng)光，提升對(duì)光譜的利用效率。

2009年，日本科學(xué)家首次將有機(jī)金屬鹵化物鈣鈦礦材料應(yīng)用于太陽(yáng)能電池中，轉(zhuǎn)換效率只有3.8%。但目前，鈣鈦礦單結(jié)實(shí)驗(yàn)室效率已經(jīng)突破26%，疊層實(shí)驗(yàn)室效率已經(jīng)超過34%。

在沒有政策特殊保護(hù)和大力補(bǔ)貼的情況下，鈣鈦礦用十幾年時(shí)間，走過了晶硅40余年的發(fā)展歷程。

但任何一項(xiàng)科研上令人心潮澎湃的技術(shù)，其產(chǎn)業(yè)化、商業(yè)化的過程往往是艱辛而漫長(zhǎng)的。十年前，國(guó)內(nèi)以協(xié)鑫光電范斌、纖納光電姚冀眾等為代表的創(chuàng)業(yè)者開始探索鈣鈦礦電池產(chǎn)業(yè)化。直至今日，這一領(lǐng)域已涌入眾多玩家，并開始出現(xiàn)“吉瓦級(jí)”產(chǎn)線。

但鈣鈦礦距離真正量產(chǎn)還有距離。盡管當(dāng)前已經(jīng)有不少百兆瓦（MW）產(chǎn)線，吉瓦（1吉瓦=1000兆瓦）級(jí)產(chǎn)線也在醞釀，但大多數(shù)產(chǎn)線只是零星生產(chǎn)銷售，不成規(guī)模。

在產(chǎn)品性能方面，高效率、大面積、穩(wěn)定性仍然是鈣鈦礦電池需要持續(xù)突破的“不可能三角”。盡管實(shí)驗(yàn)室戰(zhàn)報(bào)不斷刷新紀(jì)錄，但這些戰(zhàn)報(bào)很少明示產(chǎn)品面積，更不會(huì)提穩(wěn)定性數(shù)據(jù)。在可商業(yè)化的面積上實(shí)現(xiàn)穩(wěn)效協(xié)同，是鈣鈦礦產(chǎn)品走向市場(chǎng)必須解決的問題。

鈣鈦礦在當(dāng)前開啟吉瓦級(jí)量產(chǎn)的另一個(gè)尷尬之處在于，晶硅光伏由于產(chǎn)能過剩，價(jià)格已經(jīng)卷至0.6元/W。而暫未實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)的鈣鈦礦，根本無(wú)法實(shí)現(xiàn)其理想中低至0.5元/W的成本優(yōu)勢(shì)，在終端市場(chǎng)缺乏政策保護(hù)的情況下，很難獲得客戶，反哺其生產(chǎn)和融資。

短期內(nèi)，鈣鈦礦還無(wú)法顛覆晶硅光伏，兩者將在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)共生共存。

不過，只要清潔能源轉(zhuǎn)型的趨勢(shì)不變，鈣鈦礦發(fā)展的前景是確定性的。不少業(yè)內(nèi)人士預(yù)期，兩三年內(nèi)，鈣鈦礦單結(jié)電池可以在實(shí)證層面與晶硅一較高下，疊層電池也將成熟并逐漸普及，鈣鈦礦已經(jīng)來(lái)到成人禮的“最后一關(guān)”。

最后一關(guān)

“鈣鈦礦自身的發(fā)展節(jié)奏到了（規(guī)模化量產(chǎn)）這一步，但離真正的量產(chǎn)和出貨還有一段時(shí)間。”協(xié)鑫光電董事長(zhǎng)范斌告訴《財(cái)經(jīng)》，鈣鈦礦光伏電池已經(jīng)來(lái)到商業(yè)化成熟的“最后一關(guān)”。

范斌或許是國(guó)內(nèi)最早的鈣鈦礦創(chuàng)業(yè)者。在清華大學(xué)化學(xué)系念完本科及碩士后，他師從鈣鈦礦電池奠基人米夏埃爾·格雷策爾，并于2010年成立廈門惟華，即協(xié)鑫光電的前身。2013年，這家公司開始專注于鈣鈦礦的產(chǎn)業(yè)化。

“那時(shí)候很難，會(huì)被別人當(dāng)成騙子。”范斌回憶，2020年以前，這個(gè)方向的創(chuàng)業(yè)十分艱難，業(yè)內(nèi)只有纖納光電、大正微納等極少數(shù)同行者。范斌早期創(chuàng)業(yè)艱難，是因?yàn)榫Ч韫夥菚r(shí)還遠(yuǎn)未接近理論極限。

2020年起，乘著晶硅光伏火熱發(fā)展的東風(fēng)，鈣鈦礦領(lǐng)域開始被越來(lái)越多投資人關(guān)注。在2021年至2022年硅料價(jià)格暴漲期間，鈣鈦礦作為一種可以替代晶硅的新材料，熱度也到了前所未有的高度。仁爍光能董秘許蘭庫(kù)回憶，2022年，仁爍線上線下接待了超300家投資機(jī)構(gòu)，曾在兩周內(nèi)收到數(shù)十家投資機(jī)構(gòu)的意向書。仁爍光能成立于2021年底，專注鈣鈦礦電池研發(fā)和制造。

初創(chuàng)企業(yè)如雨后春筍般冒了出來(lái)，其中不少是教授創(chuàng)業(yè)、校友組團(tuán)創(chuàng)業(yè)。仁爍光能創(chuàng)始人譚海仁教授也是在此期間下海創(chuàng)業(yè)。高知?jiǎng)?chuàng)業(yè)者們帶著知識(shí)和技術(shù)涌入這個(gè)賽道，在資本的支持下，將鈣鈦礦電池產(chǎn)業(yè)化又往前推進(jìn)了一步。

據(jù)鈣鈦礦工廠行業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)，目前國(guó)內(nèi)布局鈣鈦礦光伏電池的企業(yè)已超過720家，建成、在建及規(guī)劃中的百兆瓦級(jí)和吉瓦級(jí)產(chǎn)線超過210條。

一項(xiàng)技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室到產(chǎn)業(yè)化并不容易，中間有太多需要突破的關(guān)口。鈣鈦礦材料在實(shí)驗(yàn)室得到初步驗(yàn)證后，往往會(huì)先在10MW級(jí)小規(guī)模實(shí)驗(yàn)線、100MW級(jí)中試線上驗(yàn)證工藝和試產(chǎn)，而到了更大規(guī)模的吉瓦級(jí)別，連續(xù)化生產(chǎn)成了最大的考驗(yàn)，規(guī)律的生產(chǎn)節(jié)拍、良率，這些實(shí)際的生產(chǎn)數(shù)據(jù)開始變得比實(shí)驗(yàn)室不斷刷新的效率更為重要。

適合商用的大面積產(chǎn)品也是鈣鈦礦電池必須跨過的一個(gè)門檻。伴隨著更大規(guī)模的生產(chǎn)，尺寸類型的數(shù)量逐漸收斂。在實(shí)驗(yàn)室和中試線上，小到一粒藥片、一個(gè)指甲蓋、一張名片的面積，再到一本書、一塊電腦顯示屏的面積，都可以產(chǎn)出刷新效率的戰(zhàn)報(bào)。但到了百兆瓦級(jí)中試的生產(chǎn)，以建筑行業(yè)玻璃幕墻為參考的1.2米×0.6米規(guī)格成為主流，而到了吉瓦級(jí)產(chǎn)線，則大多是對(duì)標(biāo)晶硅組件的平米級(jí)以上產(chǎn)品，其中又以1.2米×2.4米規(guī)格為代表。

面積越大，生產(chǎn)難度呈指數(shù)級(jí)上升，轉(zhuǎn)換效率卻隨之降低。實(shí)驗(yàn)室里，在很小的面積上采用旋涂法就可以讓鈣鈦礦形成均勻飽滿、取向一致的結(jié)晶，從而輕易實(shí)現(xiàn)20%以上甚至30%以上的效率。但到了大面積生產(chǎn)，旋涂法不再適用，需要探索狹縫涂布、真空鍍膜等其他工藝，而面積越大，制備膜層越難，效率的犧牲也更多。

“轉(zhuǎn)換效率戰(zhàn)報(bào)可能到了24%，但實(shí)際能交付的產(chǎn)品效率只有14%，這就是行業(yè)現(xiàn)狀。”一位受訪者說(shuō)。實(shí)驗(yàn)室效率狂歡和殘酷的產(chǎn)業(yè)化之間存在著巨大的鴻溝，跨越這個(gè)鴻溝是初代鈣鈦礦創(chuàng)業(yè)者的使命。

產(chǎn)業(yè)化早期，做材料的不懂設(shè)備，做設(shè)備的不懂材料。對(duì)于鈣鈦礦這樣一個(gè)全新的事物，沒有現(xiàn)成適配的工藝和設(shè)備，一切都需要摸索。

2021年，協(xié)鑫光電率先建成平米級(jí)大面積鈣鈦礦電池的百兆瓦產(chǎn)線，給行業(yè)打了個(gè)樣。據(jù)范斌介紹，鈣鈦礦的制備方式與顯示面板有相似之處，生產(chǎn)設(shè)備也受益于國(guó)內(nèi)強(qiáng)大的面板供應(yīng)鏈。協(xié)鑫光電早期為大尺寸工藝開發(fā)了五六代結(jié)晶設(shè)備，每一代都采用一些新的工藝、設(shè)計(jì)方案。

經(jīng)過幾年的發(fā)展，跑在前面的企業(yè)已經(jīng)開始試水吉瓦級(jí)別的量產(chǎn)。

“吉瓦級(jí)量產(chǎn)意味著鈣鈦礦光伏不再是小面積、繡花式的實(shí)驗(yàn)品，也不再是中試線上驗(yàn)證性的試產(chǎn)品，而是真正要去接受客戶檢驗(yàn)的成熟產(chǎn)品。這標(biāo)志著鈣鈦礦光伏產(chǎn)業(yè)化、商業(yè)化進(jìn)入了一個(gè)全面深入的階段。”極電光能副總裁姜偉龍說(shuō)。

極電光能的吉瓦級(jí)量產(chǎn)線已部分投產(chǎn)。姜偉龍表示，極電光能在2022年底投產(chǎn)的150MW中試線上不僅做了鈣鈦礦的工藝驗(yàn)證，也對(duì)規(guī)模化、連續(xù)化生產(chǎn)做了驗(yàn)證，在中試線良率超95%的基礎(chǔ)上，目前吉瓦級(jí)量產(chǎn)線現(xiàn)已進(jìn)入24小時(shí)連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行的良好狀態(tài)。

此外，協(xié)鑫光電、纖納光電、仁爍光能的吉瓦級(jí)產(chǎn)線也在緊密籌備中。

圖：剛性單節(jié)電池示意圖

低谷中等待拐點(diǎn)

如今，百兆瓦級(jí)中試線已有近十條投產(chǎn)，多條吉瓦級(jí)產(chǎn)線箭在弦上。但鈣鈦礦跨越大規(guī)模量產(chǎn)門檻的時(shí)機(jī)，似乎不太妙。更有業(yè)內(nèi)人士擔(dān)憂，這是企業(yè)在資本壓力及融資需求下的倉(cāng)促之舉。

2023年下半年，晶硅光伏產(chǎn)能過剩，價(jià)格持續(xù)下跌，二級(jí)市場(chǎng)也跌跌不休。資本市場(chǎng)的寒氣傳導(dǎo)到鈣鈦礦，投資人開始追問：什么時(shí)候量產(chǎn)？什么時(shí)候市場(chǎng)化銷售？什么時(shí)候盈利？

到了2024年，盡管鈣鈦礦融資的消息仍在持續(xù)釋放，但除了協(xié)鑫光電C輪融資5億元以外，幾乎沒有一個(gè)項(xiàng)目融資超過1億元。而在最火熱的2022年，有項(xiàng)目的天使輪都能報(bào)到5億元。

在顛覆晶硅的理想敘事中，成本低廉是鈣鈦礦關(guān)鍵的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)之一。首先是原材料成本低，鈣鈦礦材料由化工合成，價(jià)格便宜，純度要求低且用量少。在組件成本結(jié)構(gòu)中，鈣鈦礦材料僅占約3%。其次，晶硅光伏要分成硅料、硅片、電池片、組件四個(gè)環(huán)節(jié)生產(chǎn)，而鈣鈦礦只需要在一個(gè)廠房?jī)?nèi)就可以完成從原材料到組件的全部生產(chǎn)流程。綜合各方測(cè)算，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)后，鈣鈦礦組件的單瓦成本僅0.5元-0.6元。

當(dāng)晶硅組件價(jià)格一度達(dá)到2元/W，這個(gè)理論價(jià)格無(wú)疑極具吸引力，也讓鈣鈦礦被寄予厚望。但2023年下半年至今，晶硅光伏組件價(jià)格一路下跌至0.6元/W，這幾乎擊潰了鈣鈦礦的成長(zhǎng)邏輯。

而且，由于目前鈣鈦礦規(guī)模較小，成本優(yōu)勢(shì)尚未實(shí)現(xiàn)。據(jù)《財(cái)經(jīng)》綜合了解，鈣鈦礦電池單瓦成本仍在1.3元/W以上。在近期華能光伏先導(dǎo)工程的項(xiàng)目招標(biāo)中，協(xié)鑫光電的中標(biāo)價(jià)格為2.046元/W。不過，頭部企業(yè)預(yù)計(jì)，吉瓦產(chǎn)線實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)滿產(chǎn)后，預(yù)期單瓦成本可降至1元以內(nèi)，有企業(yè)表示可降至0.6元至0.8元。

據(jù)中信證券統(tǒng)計(jì)，2023年全球鈣鈦礦組件出貨量?jī)H接近10MW，且基本集中于國(guó)內(nèi)，多以示范性或?qū)嶒?yàn)性項(xiàng)目的形式落地。其中，纖納光電市場(chǎng)份額占比過半。據(jù)董事長(zhǎng)姚冀眾介紹，纖納光電目前不僅出貨給股東之一的三峽集團(tuán)，也與華電、國(guó)電投、中廣核等非股東客戶共同建設(shè)了多個(gè)鈣鈦礦光伏電站示范項(xiàng)目。

“2023年上半年以前產(chǎn)品還是比較好賣的，但后面被迫只能出貨一些示范性的項(xiàng)目。2025年如果整體能賣出100MW，我都覺得咱們行業(yè)已經(jīng)起飛了。”姚冀眾指出，大家雖然都在上產(chǎn)能，但能生產(chǎn)出來(lái)一片，和按照生產(chǎn)節(jié)拍持續(xù)生產(chǎn)，以及生產(chǎn)能交付給客戶的產(chǎn)品，這三者是完全不同的概念。

表：頭部初創(chuàng)公司GW級(jí)產(chǎn)線進(jìn)展及現(xiàn)有產(chǎn)品部分認(rèn)證情況

“晶硅價(jià)格這么低，當(dāng)下這個(gè)階段，我更愿意踩剎車，稍微慢一點(diǎn)。”姚冀眾感慨，當(dāng)前鈣鈦礦初創(chuàng)企業(yè)既要跑得快，又不能跑得太快；既要做研發(fā)、申專利，又不能過度投入以至于成本過高；既要有產(chǎn)能，又不能上太多的產(chǎn)能。“感覺像在雞蛋上跳舞，時(shí)時(shí)刻刻都要平衡。”

正泰新能前沿技術(shù)研發(fā)總監(jiān)李子佳博士告訴《財(cái)經(jīng)》，鈣鈦礦目前仍面臨幾大挑戰(zhàn)：其一，產(chǎn)品穩(wěn)定性有待提升并獲得市場(chǎng)認(rèn)可；其二，材料、工藝與設(shè)備的深度融合仍在持續(xù)進(jìn)行；其三，初期投資高，產(chǎn)業(yè)鏈不成熟，仍需通過規(guī)模化生產(chǎn)促進(jìn)降本并完善產(chǎn)業(yè)生態(tài)；其四，鈣鈦礦相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)欠缺，統(tǒng)一的測(cè)試方法與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)尚未完善，一定程度上會(huì)影響產(chǎn)品認(rèn)證與市場(chǎng)推廣。

多位受訪者均表示，穩(wěn)定性是目前鈣鈦礦要克服的核心問題，這不僅要在技術(shù)層面解決，也關(guān)乎市場(chǎng)認(rèn)知。

穩(wěn)定性意味著使用壽命。對(duì)于下游客戶來(lái)說(shuō)，組件能用多久，使用期間效率怎樣衰減，直接影響著投資回報(bào)測(cè)算。晶硅光伏電池技術(shù)已十分成熟，可以承諾25年以上，甚至是40年的使用壽命。而鈣鈦礦材料易受水、氧、紫外光和熱應(yīng)力影響，進(jìn)而導(dǎo)致相分離、離子遷移和效率衰減，第一片鈣鈦礦電池誕生后，僅過去幾分鐘，效率就全部衰減。一位鈣鈦礦領(lǐng)域的研究專家告訴《財(cái)經(jīng)》，要警惕鈣鈦礦效率在某一時(shí)刻斷崖式衰減的可能。

姜偉龍表示，近年來(lái)鈣鈦礦從材料到工藝都發(fā)生了很大變化，產(chǎn)業(yè)化選用穩(wěn)定性更好的材料，并通過添加劑和鈍化層大幅提升鈣鈦礦膜層的穩(wěn)定性。從光伏技術(shù)經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，光伏組件如果穩(wěn)定性不好，通常在戶外運(yùn)行第一年就會(huì)表現(xiàn)出來(lái)，很少出現(xiàn)前期非常穩(wěn)定、后面斷崖式衰減的情況。極電的平米級(jí)鈣鈦礦組件實(shí)證電站最長(zhǎng)已運(yùn)行18個(gè)月，未出現(xiàn)明顯衰減。

水和氧氣可以通過優(yōu)化封裝來(lái)隔絕，而光、熱、電等因素的影響，則需要靠調(diào)整鈣鈦礦材料配方，以及生產(chǎn)工藝去解決，這比封裝更難，也更為重要。“穩(wěn)效協(xié)同是一個(gè)挺煎熬的過程，今天出來(lái)一個(gè)高效率的配方，為了穩(wěn)定性做調(diào)整后，效率可能就掉下去，又得再想辦法提升效率。”纖納光電CTO（首席技術(shù)官）顏步一形容，鈣鈦礦產(chǎn)業(yè)化研發(fā)就是不斷跌落再攀爬的過程。

當(dāng)前沒有針對(duì)鈣鈦礦產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)，業(yè)內(nèi)主要參考晶硅光伏的IEC61215、IEC61730兩套標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行安全與可靠性測(cè)試，這也是光伏組件進(jìn)入市場(chǎng)的通行證。但要真正說(shuō)服客戶，還得有至少一年以上，甚至三年、五年的第三方實(shí)證數(shù)據(jù)。

目前頭部廠家均進(jìn)行了相關(guān)認(rèn)證，2024年以來(lái)，各家也開始陸續(xù)積累第三方實(shí)證數(shù)據(jù)。姚冀眾告訴《財(cái)經(jīng)》，纖納目前為止是零客訴，也沒有更換過組件。其內(nèi)部最早投入使用的電站已運(yùn)行約四年，首年衰減約1.5%，后續(xù)每年大約是0.5%至0.6%，基本上是早年P(guān)ERC的水平。

在穩(wěn)定性驗(yàn)證的等待期內(nèi)，鈣鈦礦電池的產(chǎn)業(yè)生態(tài)也仍需伴隨著規(guī)模化逐步完善。

設(shè)備是初期投資的大頭。據(jù)《財(cái)經(jīng)》了解，當(dāng)前鈣鈦礦設(shè)備不存在卡脖子的環(huán)節(jié)，大多數(shù)設(shè)備均來(lái)源于國(guó)內(nèi)廠商。但一些重要設(shè)備，比如涂布機(jī)，國(guó)內(nèi)產(chǎn)品目前在效果上不及海外，仍在持續(xù)提升中。目前鈣鈦礦單吉瓦產(chǎn)線的設(shè)備投資預(yù)計(jì)在6億-7億元，行業(yè)規(guī)模擴(kuò)大后，可降至3億-4億元。

輔材也有待降本。姜偉龍?zhí)岬剑猿杀菊急容^高的FTO導(dǎo)電玻璃為例，它是在浮法玻璃的基礎(chǔ)上鍍了一層透明導(dǎo)電膜，技術(shù)難度并不大。但由于國(guó)內(nèi)鈣鈦礦規(guī)模較小，需求不足，目前FTO導(dǎo)電玻璃的采購(gòu)價(jià)格大約是60元/平方米，而美國(guó)的First Solar從日本采購(gòu)僅需34元/平方米。

這是因?yàn)椋粭lFTO玻璃產(chǎn)線可以提供3吉瓦以上的鈣鈦礦產(chǎn)能，而國(guó)內(nèi)鈣鈦礦實(shí)際產(chǎn)能還沒到1吉瓦，分?jǐn)偝杀据^高。隨著國(guó)內(nèi)量產(chǎn)線持續(xù)推進(jìn)，廠家做FTO導(dǎo)電玻璃的意愿會(huì)逐漸提高，成本也會(huì)逐漸下降。

業(yè)內(nèi)人士提醒，盡管量產(chǎn)總體上來(lái)看是水到渠成，但目前仍有很多問題沒有解決，行業(yè)發(fā)展還是要循序漸進(jìn)、腳踏實(shí)地，也希望外界謹(jǐn)慎看待效率、量產(chǎn)、交付等方面的信息，避免拔苗助長(zhǎng)式的期待。

范斌表示，第一條500MW產(chǎn)線跑通后，市場(chǎng)需求可能仍是平緩上升，但兩三年內(nèi)，客戶認(rèn)可鈣鈦礦產(chǎn)品后，就會(huì)呈現(xiàn)指數(shù)曲線式的急劇上升。“我們現(xiàn)在能做的就是做好產(chǎn)品，等待拐點(diǎn)到來(lái)。”

怎樣挑戰(zhàn)晶硅

在晶硅光伏的成長(zhǎng)線中，是先有市場(chǎng)，再有產(chǎn)業(yè)。無(wú)論在中國(guó)還是海外，都是政策先為其劃出一片市場(chǎng)，繼而催生了產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。而鈣鈦礦則是先有產(chǎn)業(yè)，再去與成熟的晶硅爭(zhēng)奪市場(chǎng)份額。

面對(duì)晶硅絕對(duì)的主導(dǎo)地位，沒有政策大力扶持的鈣鈦礦選擇以怎樣的姿態(tài)、在怎樣的空間里生長(zhǎng)，是其早期生存發(fā)展必須思考的問題。這其中涉及兩個(gè)方面：市場(chǎng)布局上，是要在電站主戰(zhàn)場(chǎng)上與晶硅正面對(duì)決，還是選擇細(xì)分市場(chǎng)，填補(bǔ)晶硅留下的空隙；技術(shù)路線上，是要完全拋棄晶硅，做單結(jié)電池、全鈣鈦礦疊層，還是輔助晶硅提升效率，做鈣鈦礦-晶硅疊層。

填補(bǔ)晶硅市場(chǎng)空隙是第二代光伏電池技術(shù)的生存之道。以碲化鎘為代表的薄膜光伏，在海外以美國(guó)的First Solar為龍頭，國(guó)內(nèi)則以龍焱、中建材為代表。受益于美國(guó)的貿(mào)易壁壘保護(hù)，2024年First Solar出貨14.1吉瓦，凈新增訂單4.4吉瓦，最新產(chǎn)品可以做到19.7%的轉(zhuǎn)換效率。而國(guó)內(nèi)產(chǎn)品主攻BIPV（建筑一體化光伏）市場(chǎng)，轉(zhuǎn)化效率大多在15%以下，市場(chǎng)空間有限。

許蘭庫(kù)表示，如果鈣鈦礦不與晶硅正面競(jìng)爭(zhēng)，而是僅定位于超越第二代光伏電池，那么產(chǎn)業(yè)化也可以推進(jìn)，但市場(chǎng)規(guī)模不會(huì)很大。“BIPV標(biāo)準(zhǔn)仍不清晰，如果不考慮分離式屋頂電站，目前每年的新增安裝容量也不到1吉瓦，還不及鈣鈦礦一條中試線的規(guī)模。”

多位受訪者均表示，進(jìn)入BIPV市場(chǎng)將是鈣鈦礦起步的立足點(diǎn)，緊接著是車棚、工商業(yè)屋頂?shù)确植际焦夥詈笤偈羌惺诫娬尽！耙允袌?chǎng)化的方式進(jìn)入電站，將是鈣鈦礦躋身主流的標(biāo)志。”許蘭庫(kù)說(shuō)。

不過，有業(yè)內(nèi)人士告訴《財(cái)經(jīng)》，目前鈣鈦礦在BIPV市場(chǎng)的聲量也不大，一是優(yōu)勢(shì)還不夠突出，二是穩(wěn)定性方面缺乏說(shuō)服力。盡管商業(yè)化還在黎明前夜，不少初創(chuàng)企業(yè)仍然錨定主流電站市場(chǎng)。這不僅為了更大的市場(chǎng)空間，也是為了實(shí)現(xiàn)規(guī)模化降本。

也有人另辟蹊徑。2023年成立的炎和科技，選擇先從柔性鈣鈦礦薄膜電池做起。炎和科技的核心創(chuàng)始團(tuán)隊(duì)均畢業(yè)于北京大學(xué)，據(jù)CEO（首席執(zhí)行官）馮凡介紹，除了鈣鈦礦通常具備的高效率、弱光發(fā)電等優(yōu)勢(shì)，柔性薄膜電池具有可彎折、輕質(zhì)的特點(diǎn)，可以用于便攜儲(chǔ)能、BIPV、車載光伏、無(wú)人機(jī)、機(jī)器人、汽艇、衛(wèi)星等細(xì)分場(chǎng)景。

“這些場(chǎng)景在市場(chǎng)規(guī)模上要跟電站差一個(gè)量級(jí)，但足以養(yǎng)活五六家頭部初創(chuàng)企業(yè)。”馮凡的思路是，這些差異化賽道對(duì)光伏電池的厚度、重量有要求，對(duì)價(jià)格、壽命等指標(biāo)的敏感度則不及電站，具備商業(yè)出貨邏輯，只要在滿足細(xì)分市場(chǎng)需求的層面實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破，就能先在行業(yè)站穩(wěn)腳跟。

據(jù)馮凡介紹，炎和目前最大產(chǎn)品尺寸約0.4平方米，可以做到0.2毫米厚度，其中功率20W的產(chǎn)品重量?jī)H30多克，量產(chǎn)交付客戶的效率約18%，可保效率使用五年至六年，整體壽命則可實(shí)現(xiàn)八年左右。他提到，公司已獲得千萬(wàn)級(jí)預(yù)訂單，當(dāng)務(wù)之急是要在今年6月順利建成百兆瓦的柔性產(chǎn)線，并于今年跑通產(chǎn)線，明年投產(chǎn)1平方米級(jí)產(chǎn)線，以滿足訂單需求。

如果未來(lái)要躋身主流，進(jìn)入電站市場(chǎng)，鈣鈦礦應(yīng)該以何種面貌出現(xiàn)？顛覆者顯然是更加充滿張力的敘事，而輔助者則是更為現(xiàn)實(shí)的路徑。

當(dāng)前，鈣鈦礦單結(jié)、全鈣鈦礦疊層、鈣鈦礦-晶硅的兩端疊層、四端疊層等幾種技術(shù)路線正在齊頭并進(jìn)。

姜偉龍表示，極電的目標(biāo)是2025年將2.82平方米單結(jié)鈣鈦礦光伏組件效率做到20%，2026年力爭(zhēng)在實(shí)證層面與晶硅組件的度電成本打平。許蘭庫(kù)指出，當(dāng)單結(jié)組件實(shí)現(xiàn)20%的效率，考慮綜合發(fā)電的優(yōu)勢(shì)，約等于目前晶硅22%-23%的組件效率。他也預(yù)計(jì)，到2026年底，單結(jié)鈣鈦礦組件或可具備與晶硅競(jìng)爭(zhēng)的基礎(chǔ)條件。

據(jù)悉，由于鈣鈦礦具有更好的溫度系數(shù)和弱光響應(yīng)，在夏日高溫下，轉(zhuǎn)換效率不會(huì)像晶硅電池那樣打折，在陰雨天也可以有較好的發(fā)電表現(xiàn)。因此，鈣鈦礦的綜合發(fā)電量會(huì)比晶硅高出10%以上。

不過，即使與晶硅打個(gè)平手，屆時(shí)市場(chǎng)能否接受鈣鈦礦產(chǎn)品，也要看其穩(wěn)定性的數(shù)據(jù)表現(xiàn)。

范斌認(rèn)為，在目前晶硅內(nèi)卷的形勢(shì)下，高效率是鈣鈦礦唯一真實(shí)的優(yōu)勢(shì)，也是唯一的機(jī)會(huì)，只有比晶硅顯著高出4個(gè)到5個(gè)點(diǎn)的效率，才真正具備商業(yè)價(jià)值。因此，協(xié)鑫光電選擇做四端疊層，目標(biāo)在2026年中跑通產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)27%的組件效率。

所謂四端疊層，是在玻璃基底上制備鈣鈦礦層，然后將其扣在組裝好的晶硅電池上，二者各自工作，并聯(lián)發(fā)電。與此相對(duì)應(yīng)的兩端疊層，則是在每片晶硅電池表面制備鈣鈦礦層，再將電池片串聯(lián)。簡(jiǎn)單理解，四端是在組件環(huán)節(jié)疊層，兩端則是在電池環(huán)節(jié)疊層。

與兩端相比，四端在技術(shù)上容易實(shí)現(xiàn)，生產(chǎn)上也只需在單結(jié)鈣鈦礦產(chǎn)線的基礎(chǔ)上增加設(shè)備，可以率先實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。協(xié)鑫光電和纖納光電均已有四端疊層的量產(chǎn)計(jì)劃。兩家企業(yè)的負(fù)責(zé)人表示，四端疊層的成本可以通過規(guī)模化解決，從實(shí)踐來(lái)看，也不會(huì)增加電站成本。

而晶硅大廠則更青睞兩端疊層。隆基的兩端疊層轉(zhuǎn)換效率達(dá)到34.85%，商業(yè)化M6尺寸效率32%；晶科的鈣鈦礦/TOPCon疊層轉(zhuǎn)換效率達(dá)到34.22%；通威小面積疊層研發(fā)效率達(dá)到34.17%；正泰新能的鈣鈦礦/HJT疊層效率突破33%，鈣鈦礦/TOPCon疊層效率達(dá)32%；天合光能與英國(guó)牛津光伏達(dá)成獨(dú)家專利許可協(xié)議，在210毫米工業(yè)級(jí)電池片尺寸上的疊層轉(zhuǎn)換效率達(dá)到31.1%。

不過，上述晶硅大廠兩端疊層的數(shù)據(jù)仍在研發(fā)階段，暫未有明確量產(chǎn)跡象。華晟新能源董事長(zhǎng)徐曉華在今年3月時(shí)曾公開表示，其宣城基地已跑通鈣鈦礦/異質(zhì)結(jié)疊層100MW中試線，預(yù)計(jì)于下半年交付首批實(shí)證組件。此前，他曾提及中試線電池片平均效率將達(dá)到28%-30%。

雖然兩端疊層只需要在電池片這種小面積上實(shí)現(xiàn)，但其在技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化上還面臨其他的困難。顏步一告訴《財(cái)經(jīng)》，兩端串聯(lián)時(shí)電流保持一致，整體效率會(huì)遷就偏低的那個(gè)，從而導(dǎo)致效率損失。“實(shí)驗(yàn)室條件下大約就1%-2%的損失，可能不是一個(gè)大問題，但在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中，溫度等條件的波動(dòng)，可能會(huì)帶來(lái)20%的差別，這意味著，兩端疊層原本30%的效率，可能會(huì)突然掉到24%。”

范斌則提到，兩端疊層需要在鈣鈦礦表面上印刷銀線，而鈣鈦礦能承受的溫度很低，需要用超低溫銀漿。“在與TOPCon電池的競(jìng)爭(zhēng)中，異質(zhì)結(jié)沒能成為主流，其中很重要的原因就是異質(zhì)結(jié)需要使用低溫銀漿，難以降本。”

與兩端疊層技術(shù)難度不相上下的，還有仁爍光能在做的全鈣鈦礦疊層。許蘭庫(kù)表示，仁爍對(duì)此已經(jīng)形成了初步的量產(chǎn)工藝方案，在30厘米×40厘米的面積上實(shí)現(xiàn)了最高26.15%的轉(zhuǎn)化效率。

隆基綠能總裁李振國(guó)告訴《財(cái)經(jīng)》，目前大家忽略了BC和鈣鈦礦的三端疊層路線，這一路線的理論效率不亞于兩端疊層，且對(duì)電流適配性的要求沒有兩端那么嚴(yán)格，隆基在這方面已經(jīng)進(jìn)行了深入的研究。

姜偉龍指出，假設(shè)技術(shù)都十分成熟，疊層電池的度電成本要比單結(jié)更高。但疊層電池適用于需要更高效率的分布式場(chǎng)景，因此在未來(lái)，單結(jié)和疊層將是長(zhǎng)期并存的局面。

李子佳表示，對(duì)鈣鈦礦電池的商業(yè)化來(lái)說(shuō)，未來(lái)三年至五年是關(guān)鍵窗口期。他預(yù)計(jì)，在短期的2025年-2027年，BIPV與分布式場(chǎng)景會(huì)率先形成商業(yè)邏輯閉環(huán)，單結(jié)電池量產(chǎn)成本將降至0.7元/W以下；在中期的2028年-2030年，車載光伏與疊層電池技術(shù)成熟，吉瓦級(jí)產(chǎn)能釋放將推動(dòng)地面電站應(yīng)用；在長(zhǎng)期，即2030年后，鈣鈦礦或?qū)⑴c晶硅形成互補(bǔ)格局，在高效、柔性領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)，全球市場(chǎng)規(guī)模有望突破千億級(jí)。

彎道超車的新機(jī)會(huì)

在晶硅光伏領(lǐng)域，中國(guó)與中國(guó)的龍頭企業(yè)已經(jīng)難以超越。晶硅無(wú)疑是當(dāng)前太陽(yáng)能發(fā)電最穩(wěn)健、經(jīng)濟(jì)的選項(xiàng)，但鈣鈦礦材料的存在，意味著太陽(yáng)能發(fā)電長(zhǎng)期來(lái)看不一定要完全依賴晶硅。可以說(shuō)，“下一代太陽(yáng)能電池”鈣鈦礦，給海外及跨界企業(yè)開辟了新的機(jī)會(huì)。

英國(guó)的牛津光伏在兩端疊層領(lǐng)域較為領(lǐng)先，是大尺寸兩端疊層的紀(jì)錄保持者，達(dá)到28.6%。2021年，牛津光伏建立了世界首條百兆瓦鈣鈦礦-晶硅疊層產(chǎn)線，其住宅尺寸的60片組件于2024年實(shí)現(xiàn)了26.9%的效率，72片組件實(shí)現(xiàn)24.5%效率。不過，該公司并未公布產(chǎn)品壽命方面的信息。4月9日，牛津光伏宣布與天合光能簽署獨(dú)家專利許可協(xié)議，用于在中國(guó)制造銷售鈣鈦礦產(chǎn)品，并有額外再許可權(quán)。

日本聚焦柔性薄膜鈣鈦礦電池的開發(fā)。據(jù)日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省（METI）資源能源廳，鈣鈦礦電池具備輕量、柔軟等特征，可以在屋頂、樓面等場(chǎng)景使用，緩解日本用地緊張的制約。日本政府在綠色創(chuàng)新基金下設(shè)立了“下一代太陽(yáng)能電池開發(fā)”項(xiàng)目，計(jì)劃投入648億日元預(yù)算（約合人民幣33億元）以支持開發(fā)鈣鈦礦技術(shù)，推動(dòng)2030年前實(shí)現(xiàn)社會(huì)應(yīng)用。

METI提出的目標(biāo)是，要在2030年前建立鈣鈦礦電池吉瓦級(jí)量產(chǎn)，爭(zhēng)取屋頂度電成本在2025年達(dá)到20日元，2030年達(dá)到14日元（分別約合人民幣0.7元、0.5元）。

日本代表企業(yè)積水化學(xué)，目前已經(jīng)可以連續(xù)生產(chǎn)30厘米寬的鈣鈦礦卷對(duì)卷電池，壽命十年，轉(zhuǎn)化效率15%，未來(lái)將實(shí)現(xiàn)1米寬的量產(chǎn)。2024年底，積水化學(xué)與日本開發(fā)銀行共同成立子公司，計(jì)劃2027年啟動(dòng)柔性鈣鈦礦百兆瓦產(chǎn)線，2030年前擴(kuò)大至1吉瓦，其吉瓦級(jí)項(xiàng)目預(yù)計(jì)將獲得1572.5億日元補(bǔ)貼（約合人民幣80億元）。

據(jù)METI，鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的主要材料是碘，日本產(chǎn)量全球第二，約占26%，僅次于智利的65%。據(jù)《財(cái)經(jīng)》了解，2024年底，日本開始限制柔性薄膜太陽(yáng)能電池原材料的出口。一位受訪者表示，這對(duì)柔性鈣鈦礦的生產(chǎn)有一定影響，但日本這一舉措限制國(guó)內(nèi)企業(yè)進(jìn)口相關(guān)材料，反而讓國(guó)內(nèi)原料廠商看到了市場(chǎng)的確定性，愿意進(jìn)入這一領(lǐng)域，“國(guó)內(nèi)的降本優(yōu)勢(shì)會(huì)更明確”。

美國(guó)目前有包括Swift Solar在內(nèi)的多家鈣鈦礦初創(chuàng)企業(yè)，美國(guó)能源部（DOE）太陽(yáng)能技術(shù)辦公室（SETO）給鈣鈦礦初創(chuàng)企業(yè)提供資助計(jì)劃。有受訪者提示，國(guó)內(nèi)企業(yè)要高度重視First Solar，其在薄膜電池領(lǐng)域全球領(lǐng)先，而鈣鈦礦與薄膜電池在設(shè)備和工藝上有部分相似之處，其專利保護(hù)可能會(huì)形成干擾。“但中國(guó)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)度更為領(lǐng)先，即使某些專利形成干擾，中國(guó)企業(yè)專利對(duì)其干擾更多，即使交叉授權(quán)，我們也是有優(yōu)勢(shì)的。”

一些業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，即使在鈣鈦礦這個(gè)新興領(lǐng)域，海外企業(yè)也無(wú)法再超越中國(guó)。依托國(guó)內(nèi)完備的供應(yīng)鏈體系，中國(guó)的鈣鈦礦電池在產(chǎn)業(yè)化方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先海外。中國(guó)的設(shè)備雖然有幾個(gè)零部件做不到海外那樣精密，但組裝和整機(jī)能力更強(qiáng)。“如果美國(guó)的公司想要開發(fā)鈣鈦礦，也需要從中國(guó)買設(shè)備。”一位受訪者說(shuō)。

中國(guó)在科研方面也并不落后。鈣鈦礦領(lǐng)域易出成果，也吸引了不少研究人才，全球6000多個(gè)課題組，有一半在中國(guó)。幾乎與國(guó)際同時(shí)起步，再依托龐大的研究人才團(tuán)隊(duì)，國(guó)內(nèi)鈣鈦礦的研發(fā)水平迅速對(duì)齊海外。近兩年，國(guó)內(nèi)課題組發(fā)的一些論文已經(jīng)不亞于國(guó)外頂尖水平。

新賽道還吸引了一些光伏領(lǐng)域之外的龍頭企業(yè)。多位受訪者告訴《財(cái)經(jīng)》，晶硅光伏的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)對(duì)鈣鈦礦而言幾乎沒有可以借鑒的地方，從研發(fā)的角度來(lái)看，晶硅龍頭和初創(chuàng)企業(yè)是站在同一起跑線。“鈣鈦礦是一種敏感而復(fù)雜的材料，需要導(dǎo)入很多工藝去適應(yīng)它的特性，工藝的深度和廣度都遠(yuǎn)超晶硅。”范斌說(shuō)。

反而是京東方、TCL華星這類面板企業(yè)，在工藝上與鈣鈦礦有相似之處。同樣是半導(dǎo)體技術(shù)，面板生產(chǎn)的苛刻程度要比鈣鈦礦更高，而鈣鈦礦則比晶硅更復(fù)雜。業(yè)內(nèi)人士表示，京東方對(duì)工藝更熟悉，因此一上手就做了中試線。

2024年7月，京東方公示其中試線項(xiàng)目，總投資8.71億元，研發(fā)產(chǎn)能91.25萬(wàn)片每年（發(fā)電量合計(jì)約500MW），10月產(chǎn)出首批樣品。最新數(shù)據(jù)顯示，其1.2米×2.4米的鈣鈦礦薄膜太陽(yáng)能電池效率達(dá)到17.52%。

不過，多位業(yè)內(nèi)人士指出，決定鈣鈦礦生產(chǎn)的不只是工藝，而是材料、工藝、設(shè)備三方面的融合貫通，因此京東方也并沒有太大的優(yōu)勢(shì)。許蘭庫(kù)提到，做鈣鈦礦首先要對(duì)材料有深刻的理解，從材料出發(fā)，對(duì)工藝和設(shè)備進(jìn)行改造，沿著這個(gè)思路才能迅速推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化。

鋰電龍頭寧德時(shí)代也在關(guān)注鈣鈦礦領(lǐng)域。寧德時(shí)代曾參股協(xié)鑫光電，并從2022年開始搭建百兆瓦中試線，但目前并未公布具體進(jìn)展。據(jù)山西2024年11月發(fā)布的消息，大同市正與寧德時(shí)代等企業(yè)合作，推動(dòng)1.52MW鈣鈦礦示范區(qū)落地。

鈣鈦礦當(dāng)前處于百花齊放的狀態(tài)，在這條仍大有可為的長(zhǎng)賽道上，選手正不斷涌入。

一個(gè)不可避免的問題是，這種技術(shù)在產(chǎn)業(yè)化后是否會(huì)迅速擴(kuò)散，導(dǎo)致所有玩家的起跑線幾乎被拉平，從而使領(lǐng)跑者失去先發(fā)優(yōu)勢(shì)？晶硅技術(shù)中，以TOPCon為典型，由于設(shè)備商集成了制造know-how，可以提供交鑰匙的整線服務(wù)，在缺乏知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)的情況下，技術(shù)迅速擴(kuò)散，導(dǎo)致產(chǎn)能大量同質(zhì)化建設(shè)。

不少受訪者認(rèn)為，鈣鈦礦未來(lái)也免不了面臨類似的技術(shù)擴(kuò)散，但鈣鈦礦的壁壘相對(duì)更高，不是購(gòu)買設(shè)備就可以迅速切入，即便未來(lái)設(shè)備成熟，在配方等方面依然存在壁壘。

據(jù)《財(cái)經(jīng)》了解，當(dāng)前有一些廠家已經(jīng)在賣整線，或是提供保效率的技術(shù)服務(wù)。不過，鈣鈦礦當(dāng)前的材料配方仍在不停迭代，需要持續(xù)調(diào)整工藝去適應(yīng)新的材料，設(shè)備也會(huì)隨之變動(dòng)。

“鈣鈦礦的技術(shù)發(fā)展可以說(shuō)是日新月異，從材料配方，到各膜層制備、界面工程等等，每一個(gè)環(huán)節(jié)都還有很多突破點(diǎn)。極電針對(duì)各膜層及工藝路線設(shè)置的研發(fā)小組每個(gè)月都會(huì)有新的技術(shù)突破。”姜偉龍說(shuō)。

無(wú)論是研發(fā)還是生產(chǎn)，鈣鈦礦還有很多要解決的具體目標(biāo)，以及確定的進(jìn)步空間。“與晶硅相比，至少我們是不迷茫的。”姚冀眾認(rèn)為，如果技術(shù)擴(kuò)散最終無(wú)法避免，那么領(lǐng)頭企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力在于，要比別人跑得更快。

“鈣鈦礦距離效率天花板還很遠(yuǎn)，走在前面的人更能看清楚下一步該做什么。”范斌說(shuō)。