【編者按】十年前，《科學(xué)》（Science）雜志評選2013年十大突破，新型太陽能電池材料鈣鈦礦制成的電池入選。它具備效率高、成本低、制造工藝簡單、光譜吸收范圍廣等優(yōu)勢，一夜之間成為行業(yè)關(guān)注焦點。

2016年，國內(nèi)迎來鈣鈦礦電池創(chuàng)業(yè)元年。到2022年下半年，鈣鈦礦電池已經(jīng)成為大熱賽道，但在經(jīng)歷奧聯(lián)電子“履歷門”事件后熱度降溫。資本大量涌入下，行業(yè)亟需理性態(tài)度。在技術(shù)上，鈣鈦礦電池存在多條各有優(yōu)劣的技術(shù)路線，面臨壽命、穩(wěn)定性、大面積應(yīng)用時的效率損失等痛點，很多原始創(chuàng)新仍然出自國外。

近期，鈣鈦礦領(lǐng)域多位學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界人士向澎湃科技（www.nxos.com.cn）回溯了鈣鈦礦電池的冷與熱，提出推進產(chǎn)業(yè)化的理性思考。澎湃科技特別推出“探路鈣鈦礦”專題，敬請垂注。

暨南大學(xué)新能源技術(shù)研究院麥耀華教授團隊制備的柔性鈣鈦礦光伏組件 微信公眾號@暨南大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院 資料圖

去年上半年，投資人問“礦在哪里”；去年下半年，鈣鈦礦電池賽道大熱。今年2月，奧聯(lián)電子“履歷門”事件發(fā)酵，鈣鈦礦電池?zé)岫冉禍?。近期，鈣鈦礦領(lǐng)域多位學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界人士向澎湃科技（www.nxos.com.cn）回溯了鈣鈦礦電池的冷與熱，提出推進產(chǎn)業(yè)化的理性思考。能源龍頭企業(yè)與新勢力初創(chuàng)企業(yè)入局鈣鈦礦電池，其中不乏跨界投資，但當(dāng)前市場預(yù)期仍超前，需理性看待行業(yè)玩家，同時規(guī)避走向商業(yè)化量產(chǎn)中的風(fēng)險。

鈣鈦礦電池最早從實驗室里走出，逐漸從科學(xué)性問題變成工程學(xué)問題。中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所（下稱上海光機所）薄膜光學(xué)實驗室主任、研究員邵宇川說，科學(xué)的發(fā)展就像攀登臺階，在瓶頸期時，新工藝新材料的突然出現(xiàn)或許能讓科學(xué)水平立馬提升，“科學(xué)的發(fā)展脈絡(luò)就是這樣，當(dāng)年有機光伏研究了很多年，培養(yǎng)了一批教授。后來鈣鈦礦的提純、結(jié)晶技術(shù)都來自于有機光伏。鈣鈦礦材料是否能走到最后，這也不一定，但不代表現(xiàn)在的投入是錯的，因為在這個過程中積累了對光伏材料的理解、對科研人員的培訓(xùn)。即使鈣鈦礦沒有走到最后，當(dāng)下一個新材料來臨時，積累的科研和產(chǎn)業(yè)化力量也可能讓我們迅速成功。”

早期創(chuàng)業(yè)者教育市場，產(chǎn)業(yè)鏈逐漸成熟

根據(jù)公開資料，國內(nèi)鈣鈦礦電池產(chǎn)業(yè)化的早期先行者包括師從鈣鈦礦結(jié)構(gòu)電池發(fā)明者邁克爾·格拉策爾的昆山協(xié)鑫光電材料有限公司CEO范斌。2010年，他和清華大學(xué)本科同宿舍的同學(xué)在廈門創(chuàng)立廈門惟華光能，這是協(xié)鑫光電的前身。廈門惟華光能早期研究有機光伏，2013年轉(zhuǎn)為研發(fā)鈣鈦礦技術(shù)。2016年底，協(xié)鑫集團并購廈門惟華光能，在蘇州成立惟華光能的全資子公司蘇州協(xié)鑫納米科技有限公司，范斌任總經(jīng)理。第二年，協(xié)鑫納米投資7000萬元，在蘇州建成10兆瓦級別鈣鈦礦光伏組件中試生產(chǎn)線。2019年底，協(xié)鑫光電成立，聚焦鈣鈦礦太陽能組件研發(fā)和生產(chǎn)，協(xié)鑫納米為母公司，范斌任協(xié)鑫光電CEO。2020年該公司開始建設(shè)100兆瓦鈣鈦礦組件量產(chǎn)線。

同一時期布局的還有成立于2015年的杭州纖納光電科技有限公司，成立初期以鈣鈦礦新材料研發(fā)、鈣鈦礦電池效率提升為研究重點，此后探索鈣鈦礦批量生產(chǎn)、組件穩(wěn)定性等商業(yè)化核心研究，百兆瓦級鈣鈦礦規(guī)?；a(chǎn)線于去年初建成投產(chǎn)。

鈣鈦礦電池結(jié)構(gòu)。

早期的創(chuàng)業(yè)者們教育了市場，帶動了核心設(shè)備供應(yīng)商。耀途資本投資副總裁周俊認(rèn)為，國內(nèi)鈣鈦礦電池創(chuàng)業(yè)元年是2016年前后?！拔辶昵埃}鈦礦電池的研究主要集中在小面積電池的高效發(fā)電上，國內(nèi)外高校不停刷新小面積鈣鈦礦電池光電轉(zhuǎn)換效率的科研紀(jì)錄，在一平方厘米甚至是芝麻粒大小的面積上追求高轉(zhuǎn)換效率?！北藭r國內(nèi)鈣鈦礦電池產(chǎn)業(yè)鏈還是一片空白。2022年以后，市場已經(jīng)達成共識，要把鈣鈦礦電池做大做穩(wěn)定，大量資本進來了，產(chǎn)業(yè)化配套也完善了，有企業(yè)開發(fā)大面積鈣鈦礦電池的涂布裝備、蒸鍍機，也有企業(yè)布局激光劃切、封裝、透明導(dǎo)電玻璃，產(chǎn)業(yè)鏈逐漸成熟，為后成立的鈣鈦礦電池組件企業(yè)提供“后發(fā)機會”。

從事鈣鈦礦電池技術(shù)研發(fā)和商業(yè)化應(yīng)用的深圳無限光能技術(shù)有限公司（下稱“無限光能”）成立于2022年，其創(chuàng)始人兼CEO梁作明顯感到，2020年下半年，國內(nèi)鈣鈦礦電池逐漸受到資本關(guān)注，到2022年下半年鈣鈦礦電池賽道大熱。“頭部機構(gòu)介入，加上去年下半年二級市場熱點不多，鈣鈦礦電池一下子備受關(guān)注。市場首先推的是鈣鈦礦電池的上游設(shè)備商，后來覆蓋到電池制造端，各大券商的研究報告把市場推得很熱?！?/p>

去年上半年，梁作在無限光能融資過程中發(fā)現(xiàn)，一些機構(gòu)并不了解鈣鈦礦，以為這是一種礦物，他們會問“礦在哪里、中國缺不缺”，但到了去年10月，機構(gòu)更新認(rèn)知，鈣鈦礦的科普便不再需要了。但這樣的熱度并未一直持續(xù)，梁作說，從投資端來看，今年2月奧聯(lián)電子“履歷門”發(fā)酵后，鈣鈦礦電池的熱度有所降溫，投資人變得更加理性。

基于“雙碳”趨勢、鈣鈦礦電池的技術(shù)成熟度及資本市場對鈣鈦礦電池的認(rèn)可，2020年底，梁作與清華大學(xué)電機工程與應(yīng)用電子技術(shù)系名濤冠名副教授易陳誼開始籌備創(chuàng)辦鈣鈦礦電池企業(yè)。梁作熟悉面板行業(yè)的設(shè)備、工藝，引進了面板行業(yè)的核心工藝技術(shù)人員，組建量產(chǎn)團隊，2022年注冊成立無限光能，目前計劃從實驗室邁向中試，建立百兆瓦中試線，測試大尺寸組件效率，提升良率，調(diào)整產(chǎn)線節(jié)拍和穩(wěn)定性。梁作說，“如果解決這些問題，量產(chǎn)就簡單了，只要多做幾條產(chǎn)線擴產(chǎn)。”

傳統(tǒng)光伏大廠入局，不乏跨界投資

到目前為止，鈣鈦礦電池產(chǎn)業(yè)化吸引了一批傳統(tǒng)光伏大廠、知名鋰電池企業(yè)、高校研究人員和社會資本入局。

今年3月，全球動力電池龍頭企業(yè)寧德時代“鈣鈦礦太陽能電池及其制備方法與用電裝置”專利公布。寧德時代董事長曾毓群3月份在2022年業(yè)績說明會上表示，鈣鈦礦電池進展順利，正按計劃推進。

在光伏龍頭企業(yè)中，隆基綠能鈣鈦礦/晶硅疊層兩端電池效率29.55%、鈣鈦礦/晶硅疊層四端電池效率25.9%，入選“2022太陽電池中國最高效率結(jié)果”。太陽能電池行業(yè)龍頭企業(yè)通威股份4月份在互動平臺表示，公司在鈣鈦礦/硅疊層電池等前沿技術(shù)方面的研發(fā)取得積極進展，鈣鈦礦/硅疊層實驗室已于2022年內(nèi)投入使用，小尺寸鈣鈦礦/晶硅疊層電池實驗室第三方認(rèn)證效率達到27.19%。

5月，2022年度暨2023年第一季度業(yè)績說明會上，晶科能源董事長李仙德表示，背接觸電池（BC）與鈣鈦礦電池都為公司重要在研項目，“目前BC電池已布局中試線，鈣鈦礦未來是突破晶硅電池效率極限的主要途徑，公司將持續(xù)關(guān)注?！?/p>

鈣鈦礦電池產(chǎn)業(yè)化進展（根據(jù)公開資料整理）。

能源企業(yè)里，據(jù)國際太陽能光伏供應(yīng)鏈新聞網(wǎng)站PV Tech在2019年報道，中國風(fēng)電公司金風(fēng)科技股份有限公司注資成立于2010年的英國鈣鈦礦太陽能公司牛津光伏（Oxford PV），彼時牛津光伏D輪融資3100萬英鎊。而牛津光伏的聯(lián)合創(chuàng)始人和首席科學(xué)家是牛津大學(xué)物理系教授亨利·斯奈斯（Henry Snaith），斯奈斯等人曾在2013年采用共蒸發(fā)方法制備鈣鈦礦薄膜，形成一種全新的平面異質(zhì)結(jié)電池，效率達到15.4%，引起世界矚目。2022年12月，牛津光伏宣布已改進其鈣鈦礦/晶硅疊層兩端電池技術(shù)，效率超27%，2023年將在德國勃蘭登堡量產(chǎn)。

新興光伏技術(shù)鈣鈦礦電池頗受資本青睞，其中不乏跨界投資。去年12月，協(xié)鑫光電宣布完成5億元人民幣B+輪融資，淡馬錫投資、紅杉中國、IDG資本三家聯(lián)合領(lǐng)投，川流投資等機構(gòu)跟投，大股東協(xié)鑫科技持續(xù)加碼。而在一年前的數(shù)億元人民幣B輪融資中，協(xié)鑫光電投資方之一包括了廣西騰訊創(chuàng)業(yè)投資有限公司。已經(jīng)完成D輪融資的纖納光電，股東包括多家能源類央國企等，如三峽集團、京能集團、浙能集團等。

此外，鈣鈦礦光電產(chǎn)品研發(fā)制造企業(yè)無錫極電光能科技有限公司（下稱“極電光能”）前身是長城控股旗下蜂巢能源科技有限公司下設(shè)的太陽能事業(yè)部，2018年初開始預(yù)研鈣鈦礦光電技術(shù)，2020年4月獨立為無錫極電光能科技有限公司。而長城控股是長城汽車的母公司，2017年底，長城汽車董事長魏建軍找到30多年光伏從業(yè)經(jīng)驗的于振瑞，希望布局相關(guān)光伏項目，后來的于振瑞成為了極電光能的聯(lián)合創(chuàng)始人和總裁。今年4月，極電光能位于無錫的鈣鈦礦產(chǎn)業(yè)基地項目開工，全球首條1GW（吉瓦）鈣鈦礦光伏生產(chǎn)線動工。

百花齊放尋路線，度電成本是關(guān)鍵

能源龍頭企業(yè)與新勢力初創(chuàng)企業(yè)的布局，鈣鈦礦電池賽道百花齊放，瞄準(zhǔn)單結(jié)鈣鈦礦電池、晶硅/鈣鈦礦疊層電池、全鈣鈦礦疊層電池等不同技術(shù)路線，聚集地面電站、室內(nèi)弱光發(fā)電、BIPV（光伏建筑一體化）、CIPV（汽車集成光伏）等不同應(yīng)用場景，從實驗室逐步走向中試及量產(chǎn)，推進百兆瓦甚至GW級產(chǎn)線落地。

中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所（下稱上海光機所）薄膜光學(xué)實驗室主任、研究員邵宇川表示，當(dāng)前，學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界針對鈣鈦礦電池正在探索不同技術(shù)路徑和應(yīng)用可能性。不管是國家的科研投入還是資本的投入，都足夠撐起業(yè)內(nèi)選擇多條路線開展研發(fā)?！胺e極探索、充分競爭是好事，不管是科研端還是產(chǎn)業(yè)化，中國都處于國際領(lǐng)先水平。”

“一個產(chǎn)業(yè)只有一兩個企業(yè)在做，這個產(chǎn)業(yè)肯定做不起來?！濒吣洗髮W(xué)新能源技術(shù)研究院院長麥耀華2022年8月成立廣東脈絡(luò)能源科技有限公司，推動鈣鈦礦電池產(chǎn)業(yè)化?！?019年、2020年以后，更多玩家進入鈣鈦礦太陽能電池產(chǎn)業(yè)?！彼硎荆夥a(chǎn)業(yè)需要大家共同努力把蛋糕做大，讓產(chǎn)業(yè)鏈更成熟、更完善。

“就像十幾年前的晶硅電池市場一樣，2005年很多企業(yè)在做晶硅電池，到現(xiàn)在仍然有很多企業(yè)，排名前20的企業(yè)活得都比較好。”麥耀華表示，鈣鈦礦電池也一樣，“不會出現(xiàn)贏家通吃，一下子就走到只剩幾個巨頭的局面，因為光伏產(chǎn)業(yè)在未來二十幾年仍是增量市場，市場容量不斷增加。”

“去年下半年市場熱情高漲，吸引了非常多的團隊入局，這是一個新型產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期的正常狀態(tài)，有利于加速產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，但百花齊放不是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的最終形態(tài)?！绷鹤髡J(rèn)為這樣的狀態(tài)最多再持續(xù)一兩年，甚至今年下半年就會有所改變，“經(jīng)過一段時間后會慢慢收斂，收斂到少數(shù)企業(yè)往前推進?！?/p>

鈣鈦礦電池上游核心設(shè)備供應(yīng)商上海德滬涂膜設(shè)備有限公司董事長王錦山認(rèn)為，百花齊放是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必經(jīng)階段，只有這樣才能找到最佳路線，但最佳路線是“市場說了算”，尤其是光伏的成本空間小，對價格敏感，因此必須降低成本。

光伏是一個不斷降本增效的產(chǎn)業(yè)，提高光電轉(zhuǎn)換效率、降低度電成本是光伏產(chǎn)業(yè)的永恒主題。包括集中式光伏發(fā)電站和分布式光伏電站在內(nèi)的晶硅電池發(fā)電市場本質(zhì)上要計算投資回報率，其度電成本包括初始的裝機成本、后續(xù)的運維成本等。“全生命周期的平準(zhǔn)化度電成本（LCOE）是一個綜合指標(biāo)。安裝在中國西部地區(qū)的傳統(tǒng)晶硅電池平準(zhǔn)化度電成本大約為0.25元/千瓦時，如果鈣鈦礦太陽能電池的度電成本比晶硅電池更有優(yōu)勢，就可以跟晶硅電池競爭?！钡鹤髡J(rèn)為三五年內(nèi)“鈣鈦礦電池直接和晶硅電池PK（對決）的難度非常大”。

麥耀華團隊同樣做過平準(zhǔn)化度電成本測算，如果鈣鈦礦電池能夠達到18年壽命、18%的轉(zhuǎn)換效率，銷售價格達到1.2元/瓦以下，那么鈣鈦礦電池在度電成本上相比于晶體硅電池就有了優(yōu)勢。

市場預(yù)期超前需理性，通力合作降產(chǎn)業(yè)鏈成本

評判一個新興光伏技術(shù)是否有競爭力，需要比較全生命周期的平準(zhǔn)化度電成本。而降本增效體現(xiàn)在技術(shù)實力上，具體指標(biāo)包括鈣鈦礦電池大面積使用時的效率、壽命、穩(wěn)定性等，這也是當(dāng)前鈣鈦礦電池面臨的主要痛點。

鈣鈦礦電池最早從實驗室里走出，逐漸從科學(xué)性問題變成工程學(xué)問題，就像芯片工藝必須經(jīng)歷從14納米走向7納米、5納米這樣一條必經(jīng)之路，鈣鈦礦電池走向大尺寸、產(chǎn)業(yè)化也必須解決痛點問題?！拔磥砼Φ姆较虬ㄌ岣哜}鈦礦電池的壽命、降低成本，注重環(huán)境友好性，防止鉛泄漏。小面積鈣鈦礦電池效率已經(jīng)做得非常好了，大面積的效率還要繼續(xù)努力。”邵宇川認(rèn)為，減少鈣鈦礦電池大面積應(yīng)用時的效率損失，要從生產(chǎn)的均勻性、工藝的固化等方向努力。目前業(yè)內(nèi)也在努力，通過組分、工藝、溶劑配比以及生產(chǎn)環(huán)境的調(diào)控，提高生產(chǎn)的穩(wěn)定性。

任何一種新材料本身都兼具優(yōu)點和缺點，邵宇川表示，利用優(yōu)點既能在競爭中篩掉一批材料，也能覆蓋自身弱點?！澳壳肮璧某杀鞠陆岛芸?，鈣鈦礦電池要充分利用鈣鈦礦本身特有的材料優(yōu)勢，才能覆蓋掉成本上的弱勢。比如利用鈣鈦礦電池的弱光優(yōu)勢，現(xiàn)在室內(nèi)光照時間長，消費電子充電需求大，是否可以將兩者結(jié)合？”

太陽能電池分類。

梁作則呼吁理性看待鈣鈦礦電池產(chǎn)業(yè)化，既要看到充滿希望的前景，也要看到發(fā)展中的挑戰(zhàn)。鈣鈦礦電池產(chǎn)業(yè)化不可能一蹴而就，工藝設(shè)備投入成本高，技術(shù)路線摸索時間長，冒進對產(chǎn)業(yè)化演進并非好方式。他認(rèn)為鈣鈦礦電池的產(chǎn)業(yè)化進程也會是一個往復(fù)波動發(fā)展、螺旋式上升的過程。就像中國光伏產(chǎn)業(yè)的演進經(jīng)歷了周期性起伏，“第一代晶硅電池從2006年左右開始快速發(fā)展。2012年受歐美雙反政策影響，光伏行業(yè)遭遇巨大打擊，幾家頭部光伏企業(yè)相繼破產(chǎn)。2013年，國家出臺光伏支持政策，行業(yè)發(fā)展逐漸恢復(fù)。直到2018年 ‘531新政’（即《關(guān)于2018年光伏發(fā)電有關(guān)事項的通知》）不再對光伏電站補貼，光伏產(chǎn)業(yè)又陷入低迷?！?/p>

一路“狂飆”的光伏行業(yè)“急剎車”，轉(zhuǎn)機出現(xiàn)在2019年下半年，當(dāng)時單晶硅電池效率提升，技術(shù)成熟，度電成本低。2020年“雙碳”目標(biāo)提出后，光伏產(chǎn)業(yè)進一步步入上行周期，“這一輪光伏上行發(fā)展由市場化帶動，步伐更穩(wěn)健?！绷鹤鞅硎荆瑥漠?dāng)前鈣鈦礦電池產(chǎn)業(yè)化發(fā)展來看，“市場熱情沒問題，但市場預(yù)期超前。一級市場也好，二級市場也好，要給企業(yè)時間和機會?！彼麑⑩}鈦礦電池的發(fā)展比喻成電動汽車，初期市場化應(yīng)用案例并不多，用戶不敢用，需要政府政策支持推動示范性應(yīng)用。實證案例的驗證有利于鈣鈦礦電池組件企業(yè)改進技術(shù)和產(chǎn)品。

“我們要對鈣鈦礦電池充滿信心和耐心，鈣鈦礦是有潛力的好技術(shù)，成本低廉，能做到大面積使用。但它不是一個兩三年之內(nèi)就能沖上主流市場的技術(shù)，仍然面臨一系列問題，鈣鈦礦不會在明年量產(chǎn)，也不會在后年量產(chǎn)?！敝芸”硎?，目前鈣鈦礦電池賽道存在一定泡沫，大量資本涌入，需理性看待行業(yè)玩家，投資人要尋找真正具有企業(yè)家精神、能長期堅持鈣鈦礦電池技術(shù)并實現(xiàn)商業(yè)化量產(chǎn)的入局者。

對于鈣鈦礦電池行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，麥耀華表示，行業(yè)里的玩家目前都不是競爭對手，要通力合作，進一步降低設(shè)備供應(yīng)商、材料供應(yīng)商等產(chǎn)業(yè)鏈成本，制定鈣鈦礦電池標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)鈣鈦礦電池組件尺寸的標(biāo)準(zhǔn)化和系列化，“未來的組件尺寸不是一個固定尺寸，更可能是一系列適用于不同市場的尺寸。我們應(yīng)該了解客戶的需求，結(jié)合上游設(shè)備供應(yīng)商和原材料供應(yīng)商的能力來選定合適的尺寸。否則就會造成上游設(shè)備和原材料的成本增加或者下游安裝成本的增加，最后影響整個產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展?！?/p>

與此同時，麥耀華表示，國外很多研究機構(gòu)和企業(yè)早已開展專利布局。牛津光伏是全世界最早從事鈣鈦礦電池產(chǎn)業(yè)化的企業(yè)，也是最早開始做疊層鈣鈦礦電池產(chǎn)業(yè)化的公司，“他們申請了很多相關(guān)專利，業(yè)內(nèi)要多加留意，建設(shè)好技術(shù)護城河，避免專利糾紛，影響技術(shù)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化。”