作者 | 袁漪琳
出品 | 虎嗅科技組
題圖 | IC photo
光伏苦內卷久矣。
2021被稱為碳中和行動元年，光伏行業更是熱點頻出。但在過去的一年裡，供應鏈上的原材料和物流成本普遍上調——例如，矽料每千克均價從80元上漲到最高點的270元，給行業帶來焦慮情緒，今年的光伏新增裝機容量也未達預期。
晶矽技術即將觸頂，一個憑藉技術洗牌的行業，亟需一股新的動力來打破尷尬。從全球科學家的實驗室裡飛速“進化”的鈣鈦礦太陽能電池，開始作為光伏“革新者”進入大眾視野，吸引資金流入。
今年1月，由三峽資本領投的纖納光電完成3。88億的C輪融資。8月，北京曜能科技完成數千萬元的A輪融資，由高瓴氣候變化投資團隊領投，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投、九智資本聯合領投，募得2。2億元。
“上帝送給光伏行業的禮物”
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和電學效能，在奈米結構太陽能電池的應用上備受期待。
“有教授說，‘鈣鈦礦是上天賜給光伏行業的一個禮物’，”招銀國際執行董事餘操告訴虎嗅，包括他自己從本科開始學光伏薄膜的時候，因為這個領域的技術一直很難有突破，很多人甚至感覺都快學不下去了，主要原因是之前的薄膜，例如非晶矽、有機、銅銦鎵硒等技術都很難在效率和成本上比晶矽有優勢，但鈣鈦礦一出來就“挽救了很多人的職業”。在他讀博期間，鈣鈦礦的相關技術在學術上已經不算新鮮，而是一個熱門話題，且一直在成長。
因為，鈣鈦礦自身的特質在“同行襯托”下更具亮眼優勢。
目前我國光伏電池主要分三個種類。
一是最為人所知的晶體矽路線，包括單晶矽和多晶矽電池。光電轉化效率較高的單晶矽逐漸替代多晶矽成為大勢所趨。
單晶矽路線也已經跑出了像隆基股份和中環股份這樣正當紅的行業龍頭。單晶矽的市場份額擴張迅猛，根據中國光伏行業協會資料，2020年單晶矽佔市場份額為90。2%，而三年前其佔比僅有27%。
據2020中國可再生能源學術大會公開資料，目前有漢能薄膜HJT創下25。1% 最高效率，隨後是晶科能源的N 型單晶矽 TOPCon 雙面電池突破的 24。87%。
二是銅鋅錫硫薄膜電池 （CZTSSe）——南京郵電大學辛顥教授課題組重新整理的最新效率紀錄是 11。56%，為目前國內最高。
路線三就是鈣鈦礦（Perovskite）電池。鈣鈦礦太陽能電池中含有鈣鈦礦結構的化合物，最常見的是基於有機-無機鉛或鹵化錫的混合材料，作為集光活性層。
餘操博士告訴虎嗅，
截至目前，鈣鈦礦在效率、成本、穩定性上都達到了預期中較好的結果，因此無論學術上還是商業上，近期對鈣鈦礦的前景都十分看好，包括他在內不少人都把鈣鈦礦技術視作光伏行業甚至能源行業的潛在“顛覆者
”。
首先來看效能。
光伏材料分直接帶隙和間接帶隙。餘操博士指出，直接帶隙在理論效率上本身就比間接帶隙要高，所以相比晶矽，鈣鈦礦是更理想的光伏材料，吸光能力強、熱效應好，溫度係數低。
從2009年以來，混合鈣鈦礦就作為明星化合物在太陽能電池領域異軍突起。
2012年，牛津大學和瑞士洛桑聯邦理工學院的學者把效率提高到了10%，短短兩年後又把這個數值拉昇到17%。鈣鈦礦光電轉化效率在近十年內就實現了從3。8%到25。7%的飛躍式增長，晶矽太陽能電池的研究則需要走過四五十年才能達到這個水平。
另外，鈣鈦礦元件的效率也已經逐漸能比肩主流的晶矽太陽能電池。商業化鈣鈦礦元件的初創公司纖納光電創造的鈣鈦礦小元件的世界效率記錄為21。4%，已經觸及到了當前傳統單晶矽元件的效率水平。
根據德國哈梅林太陽能研究所（ISFH）2019年公開的分析，晶矽的理論極限效率是29。43%，目前只有TOPCon電池（28。2%-28。7%）最為接近。也就是說，晶矽的發展正在逼近其效率天花板，這就不難理解為什麼主流光伏廠商迫切需要抓緊新材料來破局。
二是最關鍵的一點：成本夠低。
嚴重內卷的價格戰是行業常態。能源市場對價格敏感性高，產品競爭力的唯一的指標就是看度電成本，因此光伏元件競爭的核心就是單瓦成本。
上網價格固定的情況下，發電站需要儘可能壓縮度電成本來換取超額收益，只能透過一方面降低材料成本，一方面提高光電轉換效率，
晶矽光伏走到今天是從產業端和供應鏈上一分分摳出來的，而鈣鈦礦因為其材料成本過於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行董事丁文磊向虎嗅透露，業內對鈣鈦礦技術很看好，因為其技術走通後能降低成本達到30%以上。
由於原材料豐富、價格低，不受稀有元素儲量限制、厚度薄（>
除了效率和成本以外，晶體材料的短板——在光、熱、溼度條件變化下的穩定性，則已經在近年來的研究中持續提高。
例如，2019年底纖納光電獲得全球第一張鈣鈦礦元件穩定性的第三方認證，今年2月又獲得IEC61215多倍加嚴認證，其中紫外耐老化測試的總量為100 kWh，等同於IEC61215標準的6。5倍；雙85溼熱耐老化測試3000h，等同於IEC61215標準的3倍。
協鑫奈米CEO範斌在十月份的一場光伏產業沙龍中稱，他們在去年的自己的試驗中也發現，封裝條件良好的元件在溼度85%、溫度85℃的測試條件下能做到2000小時無衰減。
諸如此類的進展意味著，鈣鈦礦一直被詬病甚至被很多專家篤定無法解決的可靠性的科學問題，用資料已經證明可以被解決。這也讓資本和學界對此越發踴躍，以至於有行業研究人員用“頂刊收割機”來形容鈣鈦礦領域研究的受重視程度。
儘管各方面優勢明顯，鈣鈦礦電池邁向市場仍要面對技術難度大的現實。
餘操博士指出，在戶外實際應用中的效能表現很重要，未來要看大規模量產的鈣鈦礦元件在室外會不會碎裂、進水氣、衰減，元件的一致性是否能經受時間和各種環境，這些都需要大量的時間和實驗去積累。
改寫光伏地圖
基於光伏行業的自身邏輯和發展週期，三到五年一迴圈：技術迭代引領成本和效率最佳化，新技術新企業替換掉老舊血液，你方唱罷我登場。
因此，像隆基這樣曾經以單晶矽路線逆轉多晶矽格局的“顛覆者”，也自知不算新潮。
今年五月，21世紀經濟報道注意到，隆基股份（601012）公佈了鈣鈦礦電池和疊層光伏器件的兩項專利。9月份，隆基在投資者互動平臺表示公司繼續“密切關注鈣鈦礦等新型電池技術”。
同樣跟上腳步，抓緊鈣鈦礦研究立項、合作或資金佈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（000821）等。
而早在2017年，“多晶之王”協鑫集團就收購了由瑞士洛桑聯邦理工學院博士範斌及兩位清華校友創辦的鈣鈦礦公司廈門惟華光能，也就是如今的協鑫奈米。
據光伏們報道，寧德時代也曾在去年9月傳出充實鈣鈦礦研究團隊的訊息。如今，寧德時代已經位列協鑫奈米的股東之一。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的一眾頭部機構的支援。
細微差異在於，曜能科技做的是鈣鈦礦-晶矽疊層，而非單結鈣鈦礦技術，可以粗淺理解為把鈣鈦礦和晶矽疊在一起，讓它們各施所長，吸收不同特定波段的光譜，以達到整體上提升轉換效率的效果。這對投資者而言無疑是有吸引力的，或許還有希望應用於舊電站的升級改造。
纖納光電和三峽科研院聯合開發的鈣鈦礦-晶矽四端子疊層元件在約20cm 的元件上達到了26。63%的效率，其中16。86%的發電效率要歸功於鈣鈦礦。
雖然疊層和單層的技術沒有太本質的差異，都是吸收光、轉換光，但在餘操博士看來，單結更有優勢，“就好像兩個人過日子得多方面磨合，有時可能還不如一個人過更自由舒服，串聯兩種吸光材料的疊層技術在難度和成本上都相對更高。”
光電轉換效率高、穩定性好是鈣鈦礦技術的產業化前提，能有效降低成本、實現良好的經濟效益則是推動鈣鈦礦技術大規模市場化應用的支撐和亮點。
幾家較早起步研發鈣鈦礦電池的公司，杭州纖納光電、無錫極電光能、蘇州協鑫奈米都一度計劃在明年初實現量產。
不過，餘操博士指出，目前對“量產”的界定不甚明確，一種看法是在30*40cm，即大概千平方釐米的級別上有穩定的產品輸出。不過為了滿足大型電站所需要的尺寸，“量產”一般指的是在元件面積擴大到平米級別的元件上較穩定的出貨，同時要保證高效率、良好的穩定性和優於晶矽的綜合成本。
不同於已經發展20多年的晶矽，商業上的每一個進步對於蹣跚學步的鈣鈦礦技術來講是不小的挑戰。
至於能在幾年內量產、把鈣鈦礦電池產品推廣到市場中一個比較主流的位置上，各種預測眾說紛紜。參照晶矽太陽能電池從試點到普及的過程，對鈣鈦礦量產時間的預測基本落在接下來的五到十年內。餘操博士則預測未來一兩年內可能會有一個初步示範效果，從產業發展的角度上講，要讓大部分電站投資者接受新技術3到5年是一個比較合理的區間。
鈣鈦礦必定改寫光伏格局的行業共識正在加強——產業程序仍需時日，但一定不會令人久等。