钙钛矿已显“光伏黑马”之姿？

2023年政府工作报告中强调：推动高端装备、生物医药、新能源汽车、光伏、风电等新兴产业加快发展。光伏行业地位再次被强调。

中国光伏行业进入发展快车道，且动力十足。然而，现阶段PERC技术理想条件下最高24.5%的效率，已经难以满足快速降本增效的需求。

(资料图)

TOPCon、异质结、钙钛矿等技术相继为企业所选择，而其中钙钛矿凭借着超快的效率提升速度和超高的效率进阶空间，其前景为资本和能源企业所看好——钙钛矿双结叠层，理论转换效率为43%；三叠层电池理论效率可达50%以上。因此，随着资本和行业关注度的持续提升，钙钛矿预示着即将成为未来的“光伏黑马”。相关数据显示：截止到2022年末，国内钙钛矿相关融资估值已超百亿。

然而钙钛矿现阶段发展究竟怎样？业界争执的产业化是否即将来到或者已经实现？纤纳光电多个钙钛矿电站案例是否能给诸多疑问予以解答，且予以行业信心？或者已经答案。

毕竟，有了成功不会像山坡上的蒲公英那样唾手可得。

蛰伏——“束之高阁”的钙钛矿

如果单纯从钙钛矿这一矿物质名称的由来，其实可以追溯到1839年。当年，德国矿物学家古斯塔夫?罗斯（Gustav Rose）发现钛酸钙（CaTiO3）晶体，为致敬地质学家Lev Perovski，遂将其命名为钙钛矿。当然，此时的钙钛矿与现今用在太阳能电池中的钙钛矿相较，差别明显。

由于此种因素，一直有着钙钛矿不是新鲜事物的说法，不过难以确定是否因为对两者的认知存在着一定的差异而导致的。

巧合的是，在1839年，光伏效应随即问世。亚历山大?贝克雷尔（Alexandre Becquerel）发现光照能使半导体材料不同部位之间产生电位差。

浪漫主义者将巧合解读为冥冥之中的注定，科学与浪漫在此完美邂逅。

而后关于钙钛矿的发展史没有更多的文字记载，因此有了足够的留白，但却给人更多的想象与摹画的空间。

如果按照后期钙钛矿发展脉络理想化解读，此阶段或者可以称之为钙钛矿的蛰伏期，直至1978年，钙钛矿再次有了明晰的文字记载。

此时的钙钛矿如那深藏土壤中的种子，经过岁月的灌溉，终要发芽；亦如那蒙垢的晶体，即将铅华尽去，闪耀而出。

有相关文字记载了钙钛矿的后续发展之路，而此阶段的钙钛矿与我们今天所说的钙钛矿开始重合，同样也开始了钙钛矿的“崛起”之路——

1978年，韦伯(Weber)开发出了一种与CaTiO3有着一样晶体结构的有机金属卤化物，遂将其称之为钙钛矿材料；

1991年，葛拉佐（Gratzel）等人发明染料敏化太阳能电池结构；

2009年，日本科学家宫坂力（Tsutomu Miyasaka）等人在将有机金属卤化物钙钛矿作为光敏剂应用在光伏电池中。

钙钛矿与光伏联系到了一起。

然而，仅为2.2%效率的钙钛矿此时并未引起行业的关注。因为此时已经是晶硅电池的世界。毕竟相较于晶硅电池，2.2%的效率并不入眼。早在1954年，美国科学家恰宾和皮尔松在美国贝尔实验室首次制成实用单晶硅电池，转换效率便达到了6%。太阳能转换为电能的光伏技术由此诞生，彼时的科学家亦没有预料到他们的发明为今后的世界带来怎样的影响。

相较晶硅电池的发展或者崛起之路，被“遗忘”在角落的钙钛矿注定了要以追逐者、挑战者的身份走进舞台。

从后期来看，此阶段未尝不可称之为蓄势阶段，以更文艺的思维称呼可称之为蛰伏期。

初露——效率稳步提升的实验室宠儿

有人评价钙钛矿的发展有其必然性和必要性，因为从晶硅电池的诞生和发展，科学界便预判到其效率将成为未来发展的桎梏，而现今的事实的确也证明了此种想法的正确性。

晶硅电池效率的天花板已经成为横亘在光伏产业快速发展时期的掣肘，难以支撑起快速降本增效的需求。

所以，必然需要一种新的技术如勇敢的骑士一样，手持长枪无所畏惧的前行。

虽然TOPCon、异质结现今成为行业诸多企业的选择，因为在PERC、PERC+技术的基础上，两者都拥有了相对更好的发展基础，即使两者的优劣也为行业所争执和坚持。然而，随着钙钛矿的发展，已经有越来越多的企业看好钙钛矿的发展前景，诸如隆基、通威、晶科、晶澳、等传统实力企业已经开始在钙钛矿领域有所涉猎或布局。

其实，现今钙钛矿的发展绝非偶然。

在科学界寻求能够打破晶硅效率天花板的方式和途径时，曾经被“束之高阁”的钙钛矿重新进入视野就不足为奇了。

2010年，亨利·斯奈斯（Henry Snaith）全球首家钙钛矿光伏电池公司牛津光伏（Oxford PV）诞生，业界评价牛津光伏诞生开启了钙钛矿光伏商业化进程。

而我国现今较具影响力的两家钙钛矿公司相继成立——

2010年，范斌等人成立惟华光能，2016年协鑫集团入股，成为协鑫集团旗下控股子公司；

2015年，姚冀众、颜步一等创办了国内第一批钙钛矿新材料的商业化科技公司——纤纳光电。

当然，我国钙钛矿公司并非仅仅上述两家。据浙商证券研究所相关信息曾显示，仅钙钛矿电池板块的主要玩家便达九家。然而随着钙钛矿的持续被看好，其更展现出前所未有的发展速度，现今钙钛矿电池板块的玩家已经远超该数量。

与此同时，钙钛矿电池的效率在实验室中不断被刷新。时至2017年，钙钛矿电池效率已经突破20%。

2019年，NREL发布了最新的最高确认转换效率图表。由韩国化学技术研究所和麻省理工学院共同创造的钙钛矿电池的最高效率达到25.2%。

而中国钙钛矿企业中，纤纳光电的钙钛矿电池效率9次登上钙钛矿组件光电转换效率世界纪录则被行业所记忆。

相关材料显示：纤纳光电以平均每年1.5%的速度提高钙钛矿组件转换效率，已先后9次登上钙钛矿组件效率的世界纪录。2022年9月，经太阳能电池效率测试机构日本电气安全与环境科技研究所（JET）测试认证，纤纳自主研发的钙钛矿太阳能小组件在稳态功率输出下的效率达到了21.8%。目前，单结钙钛矿电池实验室效率为25.7%，距离晶硅电池存在一定差距。但随着技术的进步，超越晶硅电池的效率在不久之后也将成为大概率事件。

钙钛矿双结叠层，理论转换效率为43%；三叠层电池理论效率可达50%以上。如此之高的效率是晶硅电池所无法比拟的，有媒体评价天空才是钙钛矿效率的极限。此种说法虽有夸张的成分，但是钙钛矿的高效率却是不争的事实。

虽然相关数据大多为实验室实验数据，但如此具有吸引力的效率依旧为行业所津津乐道。因此，钙钛矿又有着“实验室宠儿”的称谓。

破茧——从实验室走向产业化

虽然钙钛矿较高的效率为行业所期待，但如果无法转换成实际产品，实现量产，注定只能是镜花水月。

钙钛矿产线的建立成为必然之举，中国的钙钛矿企业同样开始了不懈的努力。

2022年初，纤纳的100MW钙钛矿产线建成投产，5月20日，纤纳率先发布了全球首款钙钛矿商用组件alpha，7月下旬，该公司举行了首批α组件的发货仪式，组件用于省内工商业分布式电站。行业评价，这是钙钛矿发展史中具有开拓性意义的历史时刻。

2022年底，协鑫光电的100MW产线处于工艺开发和设备改造阶段，预计2023年底跑通量产并实现18%以上的转换效率。2023年3月，极电光能宣布150MW产线处于工艺调试。而一直走在钙钛矿产业化前端的纤纳公司已在为下一条GW级产线的扩产做准备了。

虽然上述三家钙钛矿企业仅仅是世界钙钛矿企业的代表，但却以强劲的实力反映出了世界钙钛矿电池的发展现状。据了解，诸如牛津光伏、万度等同样在建设百兆瓦级的量产线。

之前，圈子内戏称钙钛矿企业“靠着PPT卖货”。虽为茶余饭后的嬉笑之说，但却真实地道出了钙钛矿没有量产、或者没有产品的尴尬境地。

某企业相关负责人曾表示，现阶段很难用标准来衡量什么样的企业才算合格的钙钛矿企业。因为现阶段依旧是钙钛矿行业的发展初期，如六七岁的孩子，正是开始汲取知识、即将进入快速生长发育期的阶段。但未来或者可以按照“是否有核心技术——是否有规模化产线——是否有量产产品——是否能卖产品——是否有工程案例（非效果图）”这样粗略的标准来衡量。

纤纳光电联合创始人兼CEO姚冀众认为，现阶段我国钙钛矿的发展已经进入到了产业化发展的第一阶段或者初级阶段。以纤纳光电为例，2020年20MW中试线建成，全球首条100MW钙钛矿规模化产线已于2022年初建成投产，5月率先发布了全球首款钙钛矿商用组件α，7月首批α组件正式出货，这恰是产业化的一个写实。

“相较于晶硅组件的产能和出货量，钙钛矿无疑处于弱势，但是这并不能因此而否定或者忽视诸多钙钛矿企业的努力，反而应该铭记行业中每个企业重要贡献和具有代表性的事件。行业的发展史应该清晰地记录每一个企业的印记。”姚冀众如是说。

钙钛矿光伏技术的快速发展获得了行业的认可，其评价钙钛矿电池技术用十余年的时间走完了传统光伏技术几十年的发展道路。

作为破局者，钙钛矿电池技术快速地进步着，并向晶硅电池不断地靠近着，但其依旧存在着差距。时间对于后来者，必然有着更高甚至苛刻的要求，如此实现超越，才能够满足浪漫主义者对创新精神和勇于拼搏的精神刻画。

路虽远，但钙钛矿已经开始破茧。

化蝶——打破局限成为必然

钙钛矿会成为未来的必然选择么？没有人能够给予准确的答案。但资本的选择会给予一定的参考。

诚如：三峡之于纤纳，腾讯之于协鑫光电，高瓴资本之于曜能等……据悉，纤纳在2022年10月完成了D轮融资，资金将主要用于钙钛矿前沿技术开发和GW级产线扩建，加快布局钙钛矿商业化第二阶段；协鑫在2022年12月完成B+轮融资，用于完善公司100MW钙钛矿生产线和工艺；进入2023年，极电于3月完成A轮融资，用于钙钛矿前沿技术开发和150MW产线的运营。

资本在看好钙钛矿发展前景的同时，同样反映出资本对相关企业研发实力的坚信——

纤纳光电姚冀众博士毕业于伦敦帝国理工学院，师从英国皇家科学院院士Jenny Nelson教授；

协鑫光电范斌毕业于瑞士洛桑联邦理工大学，博士期间师从米夏埃尔?格雷策尔；

曜能北京大学材料科学与工程系特聘研究员周欢萍和北京理工大学教授陈棋，师从美国加州大学洛杉矶分校；

仁烁光能谭海仁，南京大学现代工程与应用科学学院教授、博导。

仔细观察会发现，现今行业内钙钛矿电池板块企业大多有着技术人才的支撑和领导，从而保障了技术的不断进步。

纤纳光电联合创始人兼CEO姚冀众认为，现在囿于产能，在较大程度上拉升了钙钛矿的成本，以纤纳α组件为例，当实现吉瓦级产能时，产品价格会较之百兆瓦级产品价格实现大幅度下降。

对于衰减性的问题，2016年，瑞士洛桑联邦理工学院对钙钛矿组件做了一项实验——在标准光源下，让该组件连续工作12000个小时，结果没发现任何衰减。

2019年，华中科技大学实验数据显示：在晶硅IEC61215标准下，钙钛矿组件连续工作9000个小时没发生任何衰减。

2021年2月，纤纳宣布其自主研发的钙钛矿组件顺利通过了基于IEC61215标准的稳定性加严测试。认证的内容分别为紫外、湿热、光衰等核心耐老化加严测试。2023年初，纤纳再次宣布，经德国电气工程师协会（VDE）权威认证，纤纳α组件已顺利通过IEC61215、IEC61730稳定性全体系认证，成为全球首个、且目前唯一完整通过这两项稳定性全体系测试的钙钛矿机构。至此，业内最为担忧的钙钛矿量产稳定性痛点问题已被完全攻克，标志着纤纳光电扫除了钙钛矿组件进入市场端的最后障碍，为钙钛矿大规模商业化应用铺平了道路，把钙钛矿光伏技术推向了产业化第二阶段。

当问题不再是问题，钙钛矿产品的优势则更显突出——低成本、高经济性、低温度系数、热斑效应小、隐裂风险小、能源消耗量小……无疑都具有着较强的说服力。

当然，不可否认钙钛矿仍有较大的发展空间，但是随着产业链的逐步完善以及技术的迭代升级，谁能断言钙钛矿不是未来能源的答案呢？“不要相信胜利就像山坡上的蒲公英一样唾手可得,但请相信,世上总有美好值得我们全力以赴。”钙钛矿产业化大幕已开启，期待未来有更精彩的表现。

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