解构钙钛矿

以转化效率胜出的钙钛矿技术，即将迎来产业化曙光。它会在短期内对现有晶硅路线造成彻底颠覆吗？

文 | 本刊记者 武魏楠

3月9日，无锡极电光能科技有限公司宣布，公司于近日完成数亿元A轮融资。募集资金将主要用于钙钛矿前沿技术开发和150MW钙钛矿光伏生产线的运营，优化技术工艺水平，提升产品综合性能等。

这只是近年来数十起钙钛矿融资案例里的冰山一角。这个光伏发电新技术已然成为了当下资本市场的宠儿。

只不过佩戴者“未来趋势”光环的钙钛矿并不总是给大家带来惊喜，偶尔也会有着惊吓。2月21日早间，华能清洁能源研究院发布《关于针对奥联电子发布失实公告的澄清声明》。声明称，与奥联电子无任何合作协议、技术交流和业务往来，与奥联电子合作方胥某也没有任何业务往来。

短短2个月市值暴涨近2倍的奥联电子因为涉嫌信息披露违规违法，被证监会立案调查，股价也一泻千里。

这就是钙钛矿，一些真真假假的简单信息就能够让一家上市公司在天地之间来回旋转。

噱头和话题或许可以在资本市场获得一时之间的关注，但终究无法长久。对于产业来说，切实落地的可行性至关重要。在钙钛矿企业纷纷完成兆瓦级产线，吉瓦级产能即将落实的现实面前，我们不得不说，钙钛矿的产业化真的快要来了。

这是一个真正可以颠覆当前光伏产业的技术。2月17日，中国工业和信息化部发布的数据显示，2022年中国光伏产业链各环节产量再创新高，行业总产值突破1.4万亿元人民币。一旦钙钛矿技术完全成熟，晶硅产业链上的所有企业都将会面临前所未有的压力。

战略意义

毫无疑问，当今的光伏市场是晶硅的天下。但晶硅光伏的效率却快要达到天花板了。

2022年中国国内主流企业P型PERC电池量产平均转换效率达到23.2%；N型TOPCon电池初具量产规模，平均转换效率达到24.5%；HJT电池量产速度加快，转换效率创造26.81%的世界新纪录。

单结晶硅电池的理论效率是29.4%，实验室极限效率为28%，量产效率为26%至27%。将理论与现实数据进行对比，不难发现晶硅光伏发电的技术天花板已经快要抵达。尽管光伏产业还处在从P型电池转向N型电池的过渡阶段，但是如何找到下一代光伏发电技术已迫在眉睫。

晶硅电池效率早在1970年代就达到了13%-14%，2017年后一直停留在26.7%左右。将转化效率提高一倍，跨越了40多年的时间。

而钙钛矿最早在2009年由日本科学家首次用于发电，转换效率仅3.8%。经过了仅仅10余年的发展，单结钙钛矿电池的实验室效率已达25.6%，接近由隆基2022年11月创造的HJT晶硅电池26.8%的实验室效率纪录。单结钙钛矿电池理论转化效率可达33%，高于晶硅电池极限效率29.4%。

用10年时间走完晶硅40多年的历程，来势汹汹的钙钛矿在技术上限方面已经走在了晶硅的前面。

高效率优势让产业不得不关注钙钛矿技术，而对于中国光伏产业来说，钙钛矿技术的发展也意味着光伏发电产业优势的保持。

据《能源》杂志获悉，国家能源局相关人员在对钙钛矿企业调研过程中，就尤为关注技术进步、以及钙钛矿技术对晶硅产业的颠覆性问题。“晶硅产业每年有上万亿的产值。钙钛矿的出现对其必然会有冲击。”钙钛矿企业相关负责人对《能源》杂志表示，“政府关心的是新技术对这个庞大产业的冲击来自哪些方面？是正面还是负面？又该如何应对。”

2022年中国主要光伏产品出口总额高达512亿美元。作用1.4万亿产值光伏产业链的中国是全世界最大的光伏产品制造国，而且在晶硅技术方面多次刷新世界纪录，为全球市场供应了超过70%的组件。

这些优势都有可能随着钙钛矿技术的进步而流失。

从产业链的角度来说，晶硅电池在四个不同工厂内分别加工硅料、硅片、电池、组件。而钙钛矿太阳能电池的生产流程仅需要一条几百米长的全自动生产线，就能实现从原材料到最终组件成品的完整生产流程。

技术领先、产业规模是中国光伏最重要的优势。而钙钛矿的出现首先意味着技术优势的丧失。而钙钛矿对产业链的缩短，可能意味着中国光伏的规模化优势彻底转变为劣势。

布局钙钛矿甚至成为欧美日等国家和地区实现对中国光伏产业弯道超车的技术路线。

客观上来说，欧美日等国家和地区在钙钛矿的技术研发方面优先于中国。日本是最早将钙钛矿技术用于发电的国家。2012年，牛津大学实现了钙钛矿技术发电效率超过10%。2013年，《Science》将钙钛矿评选为年度十大科学突破之一。2014年，韩国科技大学取得了钙钛矿20.1%的非稳定效率认证纪录。

2016年之后，钙钛矿/晶硅叠层电池的纪录一直高于钙钛矿单结电池，牛津大学光伏公司和柏林亥姆霍兹中心的研究人员交替打破叠层电池纪录。2022 年，柏林亥姆霍兹中心实现了迄今为止最好的钙钛矿发电效率：32.5%。

尽管率先走出了第一步，但国外钙钛矿技术的发展依然更多的停留在实验室阶段。而中国企业已经开始全面探索钙钛矿的产业化。

新老势力碰撞

被证监会立案调查的奥联电子，其最初的火爆来源于2022年12月9日披露了全资子公司与“钙钛矿专家”胥明军共同出资设立奥联光能，拟从事钙钛矿太阳能电池项目。

这搭上了2022年钙钛矿火爆的最后一班车。

尽管从2020年开始，钙钛矿概念在一级市场中就被收到了VC/PE们的关注，但真正的融资热潮发生在2022年。

目前，钙钛矿太阳能电池组件厂家以非上市公司为主，一级市场投资热度较高。从融资进展来看，部分头部厂家已完成多轮融资，融资进展速度较快。

传统光伏龙头企业也对钙钛矿技术多有关注。通威已经建立钙钛矿实验室，首块钙钛矿电池有望年内下线；隆基绿能公布了钙钛矿-异质结叠层电池专利；晶澳研发中心积极研究储备钙钛矿电池技术；天合光能正在开展钙钛矿/晶硅叠层电池设计制备研究；晶科已经建立Topcon-钙钛矿叠层电池及组件研发线……

与传统光伏企业几乎一致地选择了钙钛矿叠层技术路线相比，初创钙钛矿企业大多选择了单结技术路线。

钙钛矿电池结构主要分为单结和多结叠层电池。单结钙钛矿电池结构是类似三明治层状的5层结构，结构简单。单结电池结构又分为介孔结构和平面正式或反式结构，目前单结电池产业化主要为平面反式结构。

叠层结构分为窄带隙底电池、互联结/隧穿结、宽带隙顶电池三部分。目前钙钛矿/晶硅叠层研究进展领先，实验室效率最高可达32.5%。

不同的钙钛矿电池技术在效率、成本、工艺难度、稳定性方面各有优劣。叠层电池目前在效率上占据优势，但是单结技术电池的光电损失是最小的。

值得注意的是，仁烁光能是全行业唯一一家采用了全钙钛矿叠层技术路线的企业。从成本角度考虑，全钙钛矿电池成本最低。但同时也是稳定性最差的。

由于叠层路线可以最大限度地发挥传统光伏企业在晶硅技术、产业规模上的优势，所以目前晶硅大厂倾向选择钙钛矿/晶硅叠层的路线，全钙钛矿路线更适合初创企业。

回顾光伏产业的发展历程，主流技术路线的变更引发了多次行业巨变。如今钙钛矿还处在产业化的早期，却已经衍生出了多个不同的技术路线，未来的淘汰风险，不容忽视。

“无论是从技术角度来看，还是从企业经营的角度来看，不可能每一个企业都会成功。”有钙钛矿企业负责人对《能源》杂志记者说，“经过至少两轮的淘汰，有十分之一的企业脱颖而出就十分成功了。”

潜在的淘汰风险可能首先来自于资金压力。目前部分领先的钙钛矿太阳能电池组件厂家（例如协鑫光电、纤纳光电、极电光能等）已建成百兆瓦级别产能，部分厂商预计今明两年落地GW级生产线。

尽管钙钛矿的产线投资比晶硅电池更低，设备投资金额约为5亿元/GW，是晶硅的一半左右，但初创企业在未能实现商业化之前，十分依赖融资。“现在是投资风口，融资比较容易。如果过了这段时间融资难度提高，企业之间就要相互竞争，难免会出现淘汰的情况。”

随着产能的不断扩大，再加上研发的持续性投入，钙钛矿企业对于资金的需求可以说是持续不断的。“随着时间的推移，某一种技术路线上企业能获得的融资会开始逐渐集中。这会是对钙钛矿企业的第一轮淘汰。”

理想与现实

尽管钙钛矿还没有完全产业化，更没有对传统晶硅技术路线产生实质性的威胁。但是旧势力与新玩家之间的火药味已经逐渐弥漫。

产业资本、晶硅巨头们尽管对钙钛矿有所涉猎，但更多是出于维护自身晶硅传统势力，或者是纯粹的技术储备，大多停留在实验室阶段，缺乏中试和兆瓦级生产线。

新玩家们则已经开始筹划着打开光伏市场天花板。

近几年来，光伏概念在资本市场被热捧的一大原因就是其灵活多样的特性可以应用在许多场景，拓展了光伏下游市场。

但在实际应用中，各类“光伏+”大多还是将传统光伏组件进行移植安装。而钙钛矿电池具备轻薄、可弯曲的特性，甚至还可以进行颜色调节。这就大大拓展了其下游应用市场的空间。

在最近1年多的各类券商研报中，大多会提及钙钛矿电池在传统地面电站之外，还适用于BIPV、车载光伏、室内光伏、消费品等领域。其中，BIPV被认为是最能够发挥钙钛矿轻薄、透光、颜色可变特点的应用领域，可以是钙钛矿的首选市场。

在“双碳”目标提出之后，BIPV迅速成为建筑节能、碳中和的重要手段。2023年分布式光伏在商业建筑和公共建筑的立墙应用占比预计分别可达到15%和20%，在商业建筑和公共建筑的屋顶应用占比预计分别可达到15%和30%。

全球新能汽车维持高速增长，钙钛矿电池可用于制作车顶光伏。2023年全球新能源汽车预计可突破1300万辆，可安装光伏电池面积预计可达30万平米，是未来光伏领域重要开拓市场。钙钛矿电池具备高弱光效应，在不良天气条件下，有利于维持稳定发电，是作为车顶光伏的优良材料。

极电光能表示，其产品将首先应用于BIPV 领域，布局以光伏幕墙、立面发电石材和屋顶光伏瓦为主的建筑光伏一体化。而极电光能的前身正是长城控股旗下蜂巢能源科技有限公司下设的太阳能事业部，自2018年初开始钙钛矿光电技术的预研工作，于2020年4月独立为无锡极电光能科技有限公司。

同在新能源汽车赛道上的宁德时代也在3月公布申请了“钙钛矿太阳能电池及其制备方法与用电装置”专利。深陷造假丑闻的奥联电子也是一家汽车供应链企业。

钙钛矿电池轻薄特性、高转换效率、颜色可调节的优势，的确在BIPV市场具备竞争力。“但建筑行业对光伏材料的需求和电站有着巨大的差别。”有光伏企业内部钙钛矿研究人员说，“电站组件是完全标准化的。而建筑光伏有着大量的定制化需求。如果进行大规模的定制化生产，钙钛矿就失去了最重要的价格优势。”

同样的困扰在消费品光伏领域也同样存在。各类定制化的需求削弱了钙钛矿的价格与效率优势，消费者是否愿意用数倍的价格来支付1%的效率提升呢？

至少在相当一部分产业资本和晶硅巨头们看来，钙钛矿的发力重点依然会是地面电站领域。而它们在这个TO B的市场有着绝对的先发优势和丰富经验。

仁烁光能是南京大学现代工学院教授谭海仁团队创建的钙钛矿初创企业，温州锌芯钛晶科技有限公司由叶志镇院士领衔创立，浙江大学何海平教授担任总经理。在这一轮钙钛矿热潮中，顶尖院校科研团队背景的初创企业并不少见。这类产学研与资本市场相结合的方式无疑是新技术发展的一条重要方向。

不过，如果钙钛矿无法在BIPV、车载光伏等更多的应用市场取得突破性进展，转而要进入地面电站和工商业分布式市场，那么这些初创企业不得不面对传统晶硅光伏巨头在客户关系、经销商网络等方面的巨大竞争优势。这可能会成为钙钛矿企业优胜劣汰的又一个契机。

静待胜利者

经过了大约两轮淘汰之后，钙钛矿所要面临的最后难题就是主流技术路线的选择。我们在前文中已经提到钙钛矿目前大致可以分为单结和叠层两个技术路线的区分。

单结钙钛矿电池结构可分为介孔结构和平面结构，平面结构又可分为正式结构和反式结构；叠层技术有包含了钙钛矿/晶硅叠层、钙钛矿/钙钛矿叠层、钙钛矿/ CIGS叠层。

“基本上不会有企业对所有的技术路线都投入。即便刚开始的时候有所涉猎，但是随着科研的深入，企业一定会选定某一个技术路线。”上述业内人士说。

从晶硅光伏过去十几年的发展历程来看，正确的技术路线选择对于企业能否抢占行业发展先机十分重要。坚持单晶路线、率先开始大规模商业化应用PERC电池技术的隆基就是这一道路的典型案例。

哪一种技术路线会率先胜出？这个问题的实在是难以回答，每一家押注了相应技术路线的企业都愿意相信自己选择的是最正确的道路。而在钙钛矿产业化早期，率先实现技术突破是从一种竞争对手中脱颖而出的最好方法。

先要实现“技术先导、后发制人”，钙钛矿还要解决一系列的自身缺陷。尺寸小、稳定性差、寿命端、原材料毒性、涂覆技术不成熟……这些缺点中的每一个都有可能成为钙钛矿进一步发展的巨大阻碍。

极电光能总裁于振瑞在接受媒体采访时表示，2025年是钙钛矿组件性能能够与晶硅相媲美之年。届时，钙钛矿组件从技术条件上应该具备与晶硅直接竞争的能力。同时，2025年也是钙钛矿组件大规模应用起始年，2023年和2024年会出现很多示范项目。

无论是概念的热潮，还是一级市场中大量玩家的涌入，都只是一时之间的喧嚣。产业发展终究是要回归技术本质，聚焦产业化。

留给钙钛矿的时间还有很多，但是对于大多数钙钛矿企业来说，时间确实较为紧迫的。如何快速迭代技术？选择最适合的技术路线？企业同样面临着困扰和选择。