2023年政府工作報告中強調(diào)：推動高端裝備、生物醫(yī)藥、新能源汽車、光伏、風(fēng)電等新興產(chǎn)業(yè)加快發(fā)展。光伏行業(yè)地位再次被強調(diào)。

中國光伏行業(yè)進入發(fā)展快車道，且動力十足。然而，現(xiàn)階段PERC技術(shù)理想條件下最高24.5%的效率，已經(jīng)難以滿足快速降本增效的需求。

TOPCon、異質(zhì)結(jié)、鈣鈦礦等技術(shù)相繼為企業(yè)所選擇，而其中鈣鈦礦憑借著超快的效率提升速度和超高的效率進階空間，其前景為資本和能源企業(yè)所看好——鈣鈦礦雙結(jié)疊層，理論轉(zhuǎn)換效率為43%;三疊層電池理論效率可達50%以上。因此，隨著資本和行業(yè)關(guān)注度的持續(xù)提升，鈣鈦礦預(yù)示著即將成為未來的“光伏黑馬”。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示：截止到2022年末，國內(nèi)鈣鈦礦相關(guān)融資估值已超百億。

然而鈣鈦礦現(xiàn)階段發(fā)展究竟怎樣?業(yè)界爭執(zhí)的產(chǎn)業(yè)化是否即將來到或者已經(jīng)實現(xiàn)?纖納光電多個鈣鈦礦電站案例是否能給諸多疑問予以解答，且予以行業(yè)信心?或者已經(jīng)答案。

畢竟，有了成功不會像山坡上的蒲公英那樣唾手可得。

蟄伏——“束之高閣”的鈣鈦礦

如果單純從鈣鈦礦這一礦物質(zhì)名稱的由來，其實可以追溯到1839年。當年，德國礦物學(xué)家古斯塔夫•羅斯(Gustav Rose)發(fā)現(xiàn)鈦酸鈣(CaTiO3)晶體，為致敬地質(zhì)學(xué)家Lev Perovski，遂將其命名為鈣鈦礦。當然，此時的鈣鈦礦與現(xiàn)今用在太陽能電池中的鈣鈦礦相較，差別明顯。

由于此種因素，一直有著鈣鈦礦不是新鮮事物的說法，不過難以確定是否因為對兩者的認知存在著一定的差異而導(dǎo)致的。

巧合的是，在1839年，光伏效應(yīng)隨即問世。亞歷山大•貝克雷爾(Alexandre Becquerel)發(fā)現(xiàn)光照能使半導(dǎo)體材料不同部位之間產(chǎn)生電位差。

浪漫主義者將巧合解讀為冥冥之中的注定，科學(xué)與浪漫在此完美邂逅。

而后關(guān)于鈣鈦礦的發(fā)展史沒有更多的文字記載，因此有了足夠的留白，但卻給人更多的想象與摹畫的空間。

如果按照后期鈣鈦礦發(fā)展脈絡(luò)理想化解讀，此階段或者可以稱之為鈣鈦礦的蟄伏期，直至1978年，鈣鈦礦再次有了明晰的文字記載。

此時的鈣鈦礦如那深藏土壤中的種子，經(jīng)過歲月的灌溉，終要發(fā)芽;亦如那蒙垢的晶體，即將鉛華盡去，閃耀而出。

有相關(guān)文字記載了鈣鈦礦的后續(xù)發(fā)展之路，而此階段的鈣鈦礦與我們今天所說的鈣鈦礦開始重合，同樣也開始了鈣鈦礦的“崛起”之路——

1978年，韋伯(Weber)開發(fā)出了一種與CaTiO3有著一樣晶體結(jié)構(gòu)的有機金屬鹵化物，遂將其稱之為鈣鈦礦材料;

1991年，葛拉佐(Gratzel)等人發(fā)明染料敏化太陽能電池結(jié)構(gòu);

2009年，日本科學(xué)家宮坂力(Tsutomu Miyasaka)等人在將有機金屬鹵化物鈣鈦礦作為光敏劑應(yīng)用在光伏電池中。

鈣鈦礦與光伏聯(lián)系到了一起。

然而，僅為2.2%效率的鈣鈦礦此時并未引起行業(yè)的關(guān)注。因為此時已經(jīng)是晶硅電池的世界。畢竟相較于晶硅電池，2.2%的效率并不入眼。早在1954年，美國科學(xué)家恰賓和皮爾松在美國貝爾實驗室首次制成實用單晶硅電池，轉(zhuǎn)換效率便達到了6%。太陽能轉(zhuǎn)換為電能的光伏技術(shù)由此誕生，彼時的科學(xué)家亦沒有預(yù)料到他們的發(fā)明為今后的世界帶來怎樣的影響。

相較晶硅電池的發(fā)展或者崛起之路，被“遺忘”在角落的鈣鈦礦注定了要以追逐者、挑戰(zhàn)者的身份走進舞臺。

從后期來看，此階段未嘗不可稱之為蓄勢階段，以更文藝的思維稱呼可稱之為蟄伏期。

初露——效率穩(wěn)步提升的實驗室寵兒

有人評價鈣鈦礦的發(fā)展有其必然性和必要性，因為從晶硅電池的誕生和發(fā)展，科學(xué)界便預(yù)判到其效率將成為未來發(fā)展的桎梏，而現(xiàn)今的事實的確也證明了此種想法的正確性。

晶硅電池效率的天花板已經(jīng)成為橫亙在光伏產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展時期的掣肘，難以支撐起快速降本增效的需求。

所以，必然需要一種新的技術(shù)如勇敢的騎士一樣，手持長槍無所畏懼的前行。

雖然TOPCon、異質(zhì)結(jié)現(xiàn)今成為行業(yè)諸多企業(yè)的選擇，因為在PERC、PERC+技術(shù)的基礎(chǔ)上，兩者都擁有了相對更好的發(fā)展基礎(chǔ)，即使兩者的優(yōu)劣也為行業(yè)所爭執(zhí)和堅持。然而，隨著鈣鈦礦的發(fā)展，已經(jīng)有越來越多的企業(yè)看好鈣鈦礦的發(fā)展前景，諸如隆基、通威、晶科、晶澳、東方日升等傳統(tǒng)實力企業(yè)已經(jīng)開始在鈣鈦礦領(lǐng)域有所涉獵或布局。

其實，現(xiàn)今鈣鈦礦的發(fā)展絕非偶然。

在科學(xué)界尋求能夠打破晶硅效率天花板的方式和途徑時，曾經(jīng)被“束之高閣”的鈣鈦礦重新進入視野就不足為奇了。

2010年，亨利·斯奈斯(Henry Snaith)全球首家鈣鈦礦光伏電池公司牛津光伏(Oxford PV)誕生，業(yè)界評價牛津光伏誕生開啟了鈣鈦礦光伏商業(yè)化進程。

而我國現(xiàn)今較具影響力的兩家鈣鈦礦公司相繼成立——

2010年，范斌等人成立惟華光能，2016年協(xié)鑫集團入股，成為協(xié)鑫集團旗下控股子公司;

2015年，姚冀眾、顏步一等創(chuàng)辦了國內(nèi)第一批鈣鈦礦新材料的商業(yè)化科技公司——纖納光電。

當然，我國鈣鈦礦公司并非僅僅上述兩家。據(jù)浙商證券研究所相關(guān)信息曾顯示，僅鈣鈦礦電池板塊的主要玩家便達九家。然而隨著鈣鈦礦的持續(xù)被看好，其更展現(xiàn)出前所未有的發(fā)展速度，現(xiàn)今鈣鈦礦電池板塊的玩家已經(jīng)遠超該數(shù)量。

與此同時，鈣鈦礦電池的效率在實驗室中不斷被刷新。時至2017年，鈣鈦礦電池效率已經(jīng)突破20%。

2019年，NREL發(fā)布了最新的最高確認轉(zhuǎn)換效率圖表。由韓國化學(xué)技術(shù)研究所和麻省理工學(xué)院共同創(chuàng)造的鈣鈦礦電池的最高效率達到25.2%。

而中國鈣鈦礦企業(yè)中，纖納光電的鈣鈦礦電池效率9次登上鈣鈦礦組件光電轉(zhuǎn)換效率世界紀錄則被行業(yè)所記憶。

相關(guān)材料顯示：纖納光電以平均每年1.5%的速度提高鈣鈦礦組件轉(zhuǎn)換效率，已先后9次登上鈣鈦礦組件效率的世界紀錄。2022年9月，經(jīng)太陽能電池效率測試機構(gòu)日本電氣安全與環(huán)境科技研究所(JET)測試認證，纖納自主研發(fā)的鈣鈦礦太陽能小組件在穩(wěn)態(tài)功率輸出下的效率達到了21.8%。目前，單結(jié)鈣鈦礦電池實驗室效率為25.7%，距離晶硅電池存在一定差距。但隨著技術(shù)的進步，超越晶硅電池的效率在不久之后也將成為大概率事件。

鈣鈦礦雙結(jié)疊層，理論轉(zhuǎn)換效率為43%;三疊層電池理論效率可達50%以上。如此之高的效率是晶硅電池所無法比擬的，有媒體評價天空才是鈣鈦礦效率的極限。此種說法雖有夸張的成分，但是鈣鈦礦的高效率卻是不爭的事實。

雖然相關(guān)數(shù)據(jù)大多為實驗室實驗數(shù)據(jù)，但如此具有吸引力的效率依舊為行業(yè)所津津樂道。因此，鈣鈦礦又有著“實驗室寵兒”的稱謂。

破繭——從實驗室走向產(chǎn)業(yè)化

雖然鈣鈦礦較高的效率為行業(yè)所期待，但如果無法轉(zhuǎn)換成實際產(chǎn)品，實現(xiàn)量產(chǎn)，注定只能是鏡花水月。

鈣鈦礦產(chǎn)線的建立成為必然之舉，中國的鈣鈦礦企業(yè)同樣開始了不懈的努力。

2022年初，纖納的100MW鈣鈦礦產(chǎn)線建成投產(chǎn)，5月20日，纖納率先發(fā)布了全球首款鈣鈦礦商用組件alpha，7月下旬，該公司舉行了首批α組件的發(fā)貨儀式，組件用于省內(nèi)工商業(yè)分布式電站。行業(yè)評價，這是鈣鈦礦發(fā)展史中具有開拓性意義的歷史時刻。

2022年底，協(xié)鑫光電的100MW產(chǎn)線處于工藝開發(fā)和設(shè)備改造階段，預(yù)計2023年底跑通量產(chǎn)并實現(xiàn)18%以上的轉(zhuǎn)換效率。2023年3月，極電光能宣布150MW產(chǎn)線處于工藝調(diào)試。而一直走在鈣鈦礦產(chǎn)業(yè)化前端的纖納公司已在為下一條GW級產(chǎn)線的擴產(chǎn)做準備了。

雖然上述三家鈣鈦礦企業(yè)僅僅是世界鈣鈦礦企業(yè)的代表，但卻以強勁的實力反映出了世界鈣鈦礦電池的發(fā)展現(xiàn)狀。據(jù)了解，諸如牛津光伏、萬度等同樣在建設(shè)百兆瓦級的量產(chǎn)線。

之前，圈子內(nèi)戲稱鈣鈦礦企業(yè)“靠著PPT賣貨”。雖為茶余飯后的嬉笑之說，但卻真實地道出了鈣鈦礦沒有量產(chǎn)、或者沒有產(chǎn)品的尷尬境地。

某企業(yè)相關(guān)負責(zé)人曾表示，現(xiàn)階段很難用標準來衡量什么樣的企業(yè)才算合格的鈣鈦礦企業(yè)。因為現(xiàn)階段依舊是鈣鈦礦行業(yè)的發(fā)展初期，如六七歲的孩子，正是開始汲取知識、即將進入快速生長發(fā)育期的階段。但未來或者可以按照“是否有核心技術(shù)——是否有規(guī)?；a(chǎn)線——是否有量產(chǎn)產(chǎn)品——是否能賣產(chǎn)品——是否有工程案例(非效果圖)”這樣粗略的標準來衡量。

纖納光電聯(lián)合創(chuàng)始人兼CEO姚冀眾認為，現(xiàn)階段我國鈣鈦礦的發(fā)展已經(jīng)進入到了產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的第一階段或者初級階段。以纖納光電為例，2020年20MW中試線建成，全球首條100MW鈣鈦礦規(guī)?；a(chǎn)線已于2022年初建成投產(chǎn)，5月率先發(fā)布了全球首款鈣鈦礦商用組件α，7月首批α組件正式出貨，這恰是產(chǎn)業(yè)化的一個寫實。

“相較于晶硅組件的產(chǎn)能和出貨量，鈣鈦礦無疑處于弱勢，但是這并不能因此而否定或者忽視諸多鈣鈦礦企業(yè)的努力，反而應(yīng)該銘記行業(yè)中每個企業(yè)重要貢獻和具有代表性的事件。行業(yè)的發(fā)展史應(yīng)該清晰地記錄每一個企業(yè)的印記。”姚冀眾如是說。

鈣鈦礦光伏技術(shù)的快速發(fā)展獲得了行業(yè)的認可，其評價鈣鈦礦電池技術(shù)用十余年的時間走完了傳統(tǒng)光伏技術(shù)幾十年的發(fā)展道路。

作為破局者，鈣鈦礦電池技術(shù)快速地進步著，并向晶硅電池不斷地靠近著，但其依舊存在著差距。時間對于后來者，必然有著更高甚至苛刻的要求，如此實現(xiàn)超越，才能夠滿足浪漫主義者對創(chuàng)新精神和勇于拼搏的精神刻畫。

路雖遠，但鈣鈦礦已經(jīng)開始破繭。

化蝶——打破局限成為必然

鈣鈦礦會成為未來的必然選擇么?沒有人能夠給予準確的答案。但資本的選擇會給予一定的參考。

誠如：三峽之于纖納，騰訊之于協(xié)鑫光電，高瓴資本之于曜能等……據(jù)悉，纖納在2022年10月完成了D輪融資，資金將主要用于鈣鈦礦前沿技術(shù)開發(fā)和GW級產(chǎn)線擴建，加快布局鈣鈦礦商業(yè)化第二階段;協(xié)鑫在2022年12月完成B+輪融資，用于完善公司100MW鈣鈦礦生產(chǎn)線和工藝;進入2023年，極電于3月完成A輪融資，用于鈣鈦礦前沿技術(shù)開發(fā)和150MW產(chǎn)線的運營。

資本在看好鈣鈦礦發(fā)展前景的同時，同樣反映出資本對相關(guān)企業(yè)研發(fā)實力的堅信——

纖納光電姚冀眾博士畢業(yè)于倫敦帝國理工學(xué)院，師從英國皇家科學(xué)院院士Jenny Nelson教授;

協(xié)鑫光電范斌畢業(yè)于瑞士洛桑聯(lián)邦理工大學(xué)，博士期間師從米夏埃爾•格雷策爾;

曜能北京大學(xué)材料科學(xué)與工程系特聘研究員周歡萍和北京理工大學(xué)教授陳棋，師從美國加州大學(xué)洛杉磯分校;

仁爍光能譚海仁，南京大學(xué)現(xiàn)代工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院教授、博導(dǎo)。

仔細觀察會發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)今行業(yè)內(nèi)鈣鈦礦電池板塊企業(yè)大多有著技術(shù)人才的支撐和領(lǐng)導(dǎo)，從而保障了技術(shù)的不斷進步。

纖納光電聯(lián)合創(chuàng)始人兼CEO姚冀眾認為，現(xiàn)在囿于產(chǎn)能，在較大程度上拉升了鈣鈦礦的成本，以纖納α組件為例，當實現(xiàn)吉瓦級產(chǎn)能時，產(chǎn)品價格會較之百兆瓦級產(chǎn)品價格實現(xiàn)大幅度下降。

對于衰減性的問題，2016年，瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院對鈣鈦礦組件做了一項實驗——在標準光源下，讓該組件連續(xù)工作12000個小時，結(jié)果沒發(fā)現(xiàn)任何衰減。

2019年，華中科技大學(xué)實驗數(shù)據(jù)顯示：在晶硅IEC61215標準下，鈣鈦礦組件連續(xù)工作9000個小時沒發(fā)生任何衰減。

2021年2月，纖納宣布其自主研發(fā)的鈣鈦礦組件順利通過了基于IEC61215標準的穩(wěn)定性加嚴測試。認證的內(nèi)容分別為紫外、濕熱、光衰等核心耐老化加嚴測試。2023年初，纖納再次宣布，經(jīng)德國電氣工程師協(xié)會(VDE)權(quán)威認證，纖納α組件已順利通過IEC61215、IEC61730穩(wěn)定性全體系認證，成為全球首個、且目前唯一完整通過這兩項穩(wěn)定性全體系測試的鈣鈦礦機構(gòu)。至此，業(yè)內(nèi)最為擔(dān)憂的鈣鈦礦量產(chǎn)穩(wěn)定性痛點問題已被完全攻克，標志著纖納光電掃除了鈣鈦礦組件進入市場端的最后障礙，為鈣鈦礦大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用鋪平了道路，把鈣鈦礦光伏技術(shù)推向了產(chǎn)業(yè)化第二階段。

當問題不再是問題，鈣鈦礦產(chǎn)品的優(yōu)勢則更顯突出——低成本、高經(jīng)濟性、低溫度系數(shù)、熱斑效應(yīng)小、隱裂風(fēng)險小、能源消耗量小……無疑都具有著較強的說服力。

當然，不可否認鈣鈦礦仍有較大的發(fā)展空間，但是隨著產(chǎn)業(yè)鏈的逐步完善以及技術(shù)的迭代升級，誰能斷言鈣鈦礦不是未來能源的答案呢?“不要相信勝利就像山坡上的蒲公英一樣唾手可得,但請相信,世上總有美好值得我們?nèi)σ愿啊?rdquo;鈣鈦礦產(chǎn)業(yè)化大幕已開啟，期待未來有更精彩的表現(xiàn)。

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