瘋狂的鈣鈦礦

從投資到人才、布局，鈣鈦礦無疑都是當下光伏圈最火爆的未來技術。

11月初，比亞迪披露了《投資者關係活動記錄表》。公告中提到，公司正在積極布局鈣鈦礦電池技術，以推動電池轉換效率屢創新高。

其實，新能源車企布局鈣鈦礦電池技術並不算稀奇。在光伏技術轉型的十字路口，作為第三代太陽能電池，鈣鈦礦在效率、材料、製造端等吸引了一眾資本大鱷下場投資布局。

如今在資本的加持下，隨着技術的進步，GW級產線也有望在接下來幾年時間里放量。不過鈣鈦礦太陽能電池仍存在很大的不確定性，未來還有很長的路要走。

投資熱潮

這不是第一個宣布入局鈣鈦礦領域的新能源車企。

去年3月，長城汽車宣布布局鈣鈦礦。5個月後，長城汽車又宣布與江蘇省錫山經濟技術開發區簽署戰略協議，計劃投資30億元建設全球首條GW級鈣鈦礦光伏組件及BIPV產品生產線、100噸鈣鈦礦量子點生產線、全球創新中心及總部大樓。

十年前，《科學》雜誌評選2013年十大突破，鈣鈦礦太陽能電池成功入選，被稱為最有前景的下一代光伏技術。

作為最具有前景的下一代光伏技術，鈣鈦礦自然受到資本市場的追捧。

不僅是新能源車企爭相布局，隆基、晶澳、天合等光伏龍頭加碼鈣鈦礦電池技術，鋰電龍頭寧德時代、騰訊等巨頭均跨界布局。寧德時代更是將鈣鈦礦技術作為跨界光伏的落腳點。

不過從企業的投資方來看，多以產投基金、國資背景大基金、頭部風投為主。

部分鈣鈦礦企業投資方

 公開資料整理

以纖納光電為例，其Pre-A輪資方為餘杭產業基金，隨後的投資方包括三峽資本、招商國際、京能集團等國字號資本；極電光能資方雖然有碧桂園，但也不乏建銀國際、地方政府為背景的金投資本；光晶能源A輪資方中更是有國調基金、國家電投；協鑫光電也獲紅杉中國、IDG資本投資。

公開數據統計，去年一年，就有紅杉、高瓴、IDG、淡馬錫、源碼、雲啟、凱輝、建銀國際等頭部PE/VC集中下注。

從已披露的融資金額來看，較大的當屬光因科技和光晶能源。

其中，光因科技完成了一筆5000萬元的天使輪融資，資金將推動公司的鈣鈦礦光伏技術的研發與創新；光晶能源宣布完成1.6億元A輪融資，融資資金將主要用於100MW鈣鈦礦中試線建設；極電光能也完成了數億元的A輪融資。

值得一提的是，協鑫光電更是在一年內完成兩輪融資，B+輪融資額度為5億元人民幣，創下了整個鈣鈦礦領域迄今為止最大的融資金額。

東亞前海證券數據显示，從2021年到2022年，鈣鈦礦領域投資額已經接近100億元。不過，這些鈣鈦礦企業大多成立在2009年前後，體量尚小。

深受追捧的顛覆者

備受追捧的鈣鈦礦其實是從實驗室里走出來的。

2006年，研究人員首次將無機鈣鈦礦材料應用於太陽能電池中，稱為固態鈣鈦礦太陽能電池（PSC）。

2009年，日本科學家Kojima和Miyasaka將鈣鈦礦這種材料應用到染料敏化太陽能電池中，製備出全球第一個具有光電轉換效率的鈣鈦礦太陽能電池器件，並實現了3.8%的光電轉換效率。

鈣鈦礦材料本就吸光能力強，初露頭角的鈣鈦礦電池，憑藉低成本和弱光效率高的優點，吸引了產業界和學術界的頗多關注。

2012年，朴南圭團隊首次報告了效率接近10%的全固態有機-無機雜化鈣鈦礦太陽能電池。2013年，斯奈斯等人採用共蒸發方法製備鈣鈦礦薄膜，形成了一種全新的平面異質結電池，效率達到15.4%，引起世界矚目。

如今，歷經14年研發后，鈣鈦礦光電轉換效率不斷創下新高。

據了解，晶硅電池的理論極限轉換效率為29.4%，經過60餘年的發展，其轉換效率才從5%左右發展至26.81%。而鈣鈦礦這個新技術，僅用十餘年時間就完成了效率突破。

 鈣鈦礦效率突破

 數據來源：華西證券 

目前晶硅電池已逐步接近轉換效率的天花板，而鈣鈦礦則有着較大的發展潛力，根據國聯證券分析，單結、雙疊層、三疊層、四疊層理論最高轉換效率分別達32.5%、44.3%、50.1%、54.0%。

對於鈣鈦礦技術的研究，業界也從未停止。

11月3日，據美國國家可再生能源實驗室（NREL）最新認證報告显示，由隆基綠能自主研發的晶硅-鈣鈦礦疊層電池效率達到了33.9%。而這也是目前全球晶硅-鈣鈦礦疊層電池效率的最高紀錄。

6天後，Nature（《自然》雜誌）在線發表了武漢大學物理科學與技術學院柯維俊、方國家團隊關於全鈣鈦礦疊層太陽能電池的最新研究成果，其中提到窄帶隙鈣鈦礦子電池的穩態效率提升到27.62%。

東亞前海證券數據显示，在之前的幾年中，據Web of Science統計，其上的鈣鈦礦文章的數量增加到了驚人的10000篇/每年。 

何時產業化

鈣鈦礦的發展空間有多大？

根據CPIA的預測，預計2023年我國鈣鈦礦新增產能為0.5GW，2030年將達到161GW；滲透率方面，預計2023年鈣鈦礦滲透率為0.2%，2030年達到30%。

而銀河證券的預測更為樂觀，2030年產能預計達177GW，2023—2030年產能複合增速88%。

業界對鈣鈦礦電池的產業化研究也在持續加深。近幾年，協鑫光電、纖納光電、極電光能等新興鈣鈦礦電池企業發展迅速，多種類型的產品已經在量產過程中，也已經有商業化的應用出現。

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部分鈣鈦礦企業產業化進程

 資料來源：銀河證券

2023—2024年，又被視為是鈣鈦礦產業化的關鍵節點，也是行業嘗試從百兆瓦級別向GW線正式發起的第一波衝擊。

具體來看，協鑫光電GW級產線目標於2024年開建，纖納光電1GW級產線將於2024年初通線，極光電能GW級產線也將於2024年投產，預計2026年底產能將達到10GW。

此外，隆基、晶科、通威等傳統晶硅電池龍頭，華晟、一道、中來等新銳也在積極布局，只是布局的重點方向以鈣鈦礦/晶硅兩端疊層為主。

今年7月，華晟新能源發起成立了異質結技術產業化協同創新平台，致力於構建穩定可靠的異質結/鈣鈦礦疊層技術產業鏈。據了解，其鈣鈦礦工藝路線將於2025年貫通。

設備、材料企業也都忙於布局，例如較早完成鈣鈦礦設備開發且有實際產品銷售的京山輕機，去年投資近1億元建設了高效鈣鈦礦太陽能電池實驗中心，還曾與協鑫光電聯合進行了疊層電池的開發。 

目前，其在MW級鈣鈦礦電池、和鈣鈦礦/疊層電池實驗線和鈣鈦礦組件自動封裝線上都可以提供整線設備。

如今在資本的加持下，隨着技術的進步，GW級產線也有望在接下來幾年時間里放量。

改革探索

雖然鈣鈦礦電池正逐步進入量產化，但仍有諸多技術工藝細節尚未定型。

目前來看，晶硅大廠傾向選擇鈣鈦礦/晶硅疊層技術路線，全鈣鈦礦路線比較適合初創企業。

公開信息显示，選擇單層路線的有協鑫光電、纖納光電、極電光能、無錫眾能、無限光能、萬度光能、大正微納、光晶能源、脈絡能源等企業，合特光電選擇異質結/鈣鈦礦疊層，皇氏集團則選擇是TOPCon/鈣鈦礦疊層，曜能科技是鈣鈦礦/晶硅疊層，寶馨科技是疊層。

而隨着鈣鈦礦太陽能電池的加速發展，不少企業也在招兵買馬，高薪招聘鈣鈦礦技術人員。

10月底，仁爍光能發布了一則招聘信息，其中鈣鈦礦太陽能電池研發專家（博士）一崗，綜合年薪60萬-120萬元和股權激勵，頂尖人才待遇更是“一人一議”。

作為行業唯一的全鈣鈦礦疊層企業，仁爍光能年產150MW鈣鈦礦太陽能電池產線已經建設完畢，今年年底將投產運營。

除了人才，鈣鈦礦電池作為第三代非硅薄膜電池的代表，也獲得了國家政策的大力支持。

鈣鈦礦電池技術相關部分政策標準

 公開資料整理

今年年初，工信部等六部門發布《推動能源电子產業發展的指導意見》。其中提出，推動N型高效電池、柔性薄膜電池、鈣鈦礦及疊層電池等先進技術的研發應用，提升規模化量產能力。

4月，七國集團氣候、能源和環境部長會議發表《聯合聲明》稱，將推進鈣鈦礦太陽能電池等領域的技術革新。

可見，在技術進步的主導下，鈣鈦礦技術有了資本加政策的支持，產業化進程也將逐步提速。

今年以來，大族激光、極電光能、中國核電、捷佳偉創等企業均公布了鈣鈦礦的最新進展。不過隨着鈣鈦礦賽道玩家的持續擴容，行業競爭也日益激烈，如何加快研發，提高競爭實力是鈣鈦礦生產企業必須思考的難題。

未知的挑戰

目前，鈣鈦礦太陽能電池產業仍處於0-1階段，有機構用“初見雛形”來形容。不過在產業化嘗試階段，鈣鈦礦太陽能電池仍存在很大的不確定性。

一方面，大面積製備仍是鈣鈦礦的一大難點。眾所周知，電池面積擴大一般會降低電池效率，而鈣鈦礦的結晶特性恰恰會使得大面積電池製備造成的效率損失更大。

尤其是全鈣鈦礦疊層電池，雖然實驗室已經能基於小面積組件獲得較高效率，但是工業化大面積製備仍存在難點。

其次，由於鈣鈦礦材料是離子鍵結構，與晶硅材料的共價鍵相比，更易發生分解與離子遷移，導致鈣鈦礦自身穩定性差，電池壽命相對較短。

這也嚴重製約了鈣鈦礦電池產業化發展進程，不過這兩大難題也在被逐漸攻克。

光伏行業永恆的主題從來都是降本增效，對比晶硅電池，鈣鈦礦電池既能降本，又能增效，可謂是名副其實的香餑餑。

從鈣鈦礦組件成本構成來看，鈣鈦礦佔比約為5%，玻璃、靶材等佔到另外的2/3，總成本約為0.5-0.6元/瓦，是晶硅組件極限成本的50%。

鈣鈦礦電池組件成本構成

 數據來源：東亞前海證券

根據民生證券研究，不論是全鈣鈦礦疊層電池，還是鈣鈦礦/晶硅疊層電池，量產的成本花費都不少。鈣鈦礦易氧化的現象需要製備及封裝時嚴格控制無氧狀態，對於目前的技術來說所花費成本較大；而對於鈣鈦礦/晶硅疊層電池來說，如果採用異質結電池作為硅底電池，利用其上下金字塔形狀制絨，雖然硅的成本降低，但是鈣鈦礦層的製備難度卻增加。

不過，有觀點表示，鈣鈦礦技術的遠期發展空間在於疊層電池的效率攻關，若疊層電池進展緩慢，便會影響鈣鈦礦技術的未來市場空間。 

如何在大面積製備、效率、穩定性中尋找平衡，是鈣鈦礦未來發展的一大方向。鈣鈦礦未來還有很長的路要走。