要說(shuō)這一兩年里，順利地從頂刊?？妥兂少Y本寵兒的賽道，那就不得不提“鈣鈦礦”了。

為什么這么說(shuō)？我們來(lái)看一組對照數據：Web of Science的數據顯示，2021年SCI共收錄鈣鈦礦文章10335篇，而據不完全統計，同一時(shí)間段的鈣鈦礦投資額也接近百億。

臨近2022年年底，再去回看這一年的市場(chǎng)，熱鬧仍在繼續：光伏企業(yè)們忙著(zhù)劃基地、建產(chǎn)線(xiàn)；電池企業(yè)、互聯(lián)網(wǎng)巨頭紛紛跨界入局；眾多專(zhuān)業(yè)投資機構也毫不示弱，爭相出手，像三峽資本領(lǐng)投纖納光電C輪融資、凱輝能源基金領(lǐng)投協(xié)鑫光電過(guò)億融資、高瓴資本領(lǐng)投曜能科技數千萬(wàn)A輪融資。

(資料圖片僅供參考)

顯然，作為最前沿的太陽(yáng)能電池技術(shù)之一，鈣鈦礦正在吸引大批熱錢(qián)涌入。

不過(guò)，資本爭相競逐攪動(dòng)的同時(shí)，我們也心生疑問(wèn)：鈣鈦礦電池的“橫空出世”究竟是噱頭的成分居多，還是光伏行業(yè)內巨大變革的前兆？

對此，我們梳理了鈣鈦礦的緣起、賽道火熱的原因以及面臨著(zhù)愈發(fā)急迫的商業(yè)化難題，產(chǎn)業(yè)里有哪些解題方法，希望能夠離答案更近一步。

寧德時(shí)代等上市企業(yè)爭相入局

判斷一條賽道熱不熱，最直觀(guān)的角度就是：錢(qián)。

資本的嗅覺(jué)向來(lái)靈敏，根據鈦媒體App不完全整理，截止到2022年12月18日，國內至少有8起鈣鈦礦相關(guān)的投融資事件。

2022年部分鈣鈦礦相關(guān)融資事件

其中，協(xié)鑫科技旗下昆山協(xié)鑫光電材料有限公司更是在一年內完成兩輪融資，12月中旬的B+輪融資額度為5億元人民幣，創(chuàng )下了整個(gè)鈣鈦礦領(lǐng)域迄今為止最大的融資金額。

從幾起投資事件背后的機構陣容來(lái)看，像淡馬錫投資、紅杉中國、IDG資本、高瓴資本、源碼資本等頭部機構都在爭相出手。對于機構們來(lái)說(shuō)，2022年似乎已經(jīng)成為布局鈣鈦礦的一個(gè)關(guān)鍵時(shí)間點(diǎn)。

當然，看到這一趨勢的并不只是創(chuàng )業(yè)公司和風(fēng)險投資機構，不少上市公司也對該賽道展現出了濃厚的興趣。

據鈦媒體App不完全統計，目前已有近二十家上市公司表現出了對鈣鈦礦電池的興趣。

比如晶科能源、東方日升等光伏行業(yè)的龍頭企業(yè)均表示對鈣鈦礦技術(shù)的關(guān)注和研發(fā)儲備，聆達股份、拓日新能、京山輕機、捷佳偉創(chuàng )、杰普特、帝爾激光、邁為股份等也在研發(fā)相關(guān)產(chǎn)品。

此外，跨界的上市公司也不在少數。像鋰電池龍頭寧德時(shí)代就在今年業(yè)績(jì)說(shuō)明會(huì )上表示，目前鈣鈦礦的研究進(jìn)展順利，且已經(jīng)在搭建中試線(xiàn)。早在2020年，董事長(cháng)曾毓群通過(guò)控股子公司瑞庭投資參投協(xié)鑫光電pre-A輪融資，就已經(jīng)正式入局鈣鈦礦領(lǐng)域。

12月9日，奧聯(lián)電子也發(fā)布公告加入戰場(chǎng)。公告稱(chēng)，公司全資子公司海南奧聯(lián)投資有限公司近期與自然人胥明軍共同出資設立“南京奧聯(lián)光能科技有限公司”并簽署《投資合作協(xié)議》，協(xié)議約定奧聯(lián)光能主要從事鈣鈦礦太陽(yáng)能電池及其制備裝備的研發(fā)、生產(chǎn)、制備、銷(xiāo)售等。 

鈣鈦礦，為何受追捧？

1928年，當時(shí)的德國礦物學(xué)家古斯塔夫·羅斯（Gustav Rose）探險俄羅斯烏拉爾山，在那里，他發(fā)現了天然礦物鈦酸鈣（CaTiO3）晶體。為紀念地質(zhì)學(xué)家Lev Perovski，古斯塔夫·羅斯將其命名為Perovskite（鈣鈦礦）。

鈦酸鈣有一個(gè)獨特的晶體構造，其組成部分被標記為A、B和X，其中不同成分的晶格是交錯的。后來(lái)人們就用鈣鈦礦指代與鈦酸鈣（CaTiO3）晶體結構類(lèi)似的“ABX3”化合物。

從發(fā)現時(shí)間來(lái)看，鈣鈦礦并非剛剛出現的新技術(shù)，那么，為何會(huì )在當下這個(gè)時(shí)間點(diǎn)引來(lái)資本、產(chǎn)業(yè)的追捧？

這個(gè)首先要從鈣鈦礦本身的特性說(shuō)起?！癆BX3”化合物中的A代表“大半徑陽(yáng)離子”，B代表“金屬陽(yáng)離子”，X則代表“鹵族陰離子”。據鈦媒體App了解，元素周期表中90%的金屬元素都可以成為鈣鈦礦的A或B離子。

這三種離子通過(guò)不同的排列組合可以呈現出許多物理特性，其中最值得關(guān)注的就是“超導電性”。

劍橋大學(xué)物理學(xué)家山姆·斯特蘭克斯曾說(shuō)過(guò)，“這些鈣鈦礦比硅更能吸收陽(yáng)光，我們可以用至少比硅薄一百倍的鈣鈦礦薄膜吸收幾乎所有的陽(yáng)光?！?/p>

這也決定了鈣鈦礦在發(fā)光、光伏和光探等各個(gè)領(lǐng)域的廣泛應用。2009年，日本科學(xué)家宮坂力試著(zhù)將金屬鹵化物鈣鈦礦材料用于太陽(yáng)能電池的開(kāi)發(fā)。

不過(guò)，由于當時(shí)的光電轉化率只有3.8%，而根據2009年的媒體報道了解到，當時(shí)世界上最先進(jìn)的晶硅電池對太陽(yáng)能的轉化率已經(jīng)到了22%，國內晶硅電池轉化率也已達到了17%到19%。

光電轉化率作為光伏領(lǐng)域的一個(gè)核心指標，指的是在太陽(yáng)能光伏系統中太陽(yáng)能電池板把太陽(yáng)光能轉化為電能的效率。

這一指標對光伏系統的成本具有全局性影響，對下游組件企業(yè)的盈利能力和產(chǎn)品競爭力起著(zhù)決定性作用。根據CPIA數據，光電轉化效率每提升1%，對應度電成本下降5%-7%。

對比之下，早期鈣鈦礦電池的轉化率與當時(shí)的晶硅電池差距較大，因此它在最初的一段時(shí)間里并未得到較大的關(guān)注。但十三年過(guò)去，鈣鈦礦的轉化率已經(jīng)提高了十多倍，完成了對晶硅電池的“逆襲”。

根據2022年7月7日洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院（EPFL）和瑞士電子與微技術(shù)中心（CSEM）共同創(chuàng )造的鈣鈦礦-硅疊層光伏電池新的世界紀錄，直接將轉化效率推到了31.3%。

反觀(guān)晶硅電池，其極限效率為29.43%，普通單晶硅電池理想條件下最高效率為24.5%；TOPCon電池理想條件下最高效率為27.5%；HJT電池效率上限為28.2%-28.7%。換句話(huà)說(shuō)，晶硅電池即將面臨轉化率的天花板。

“效率”之外，讓鈣鈦礦脫穎而出的還有“成本”。

鈣鈦礦易于實(shí)驗室合成，使用的主要是碳、氫、氮、鉛和碘等幾種主流元素，原材料儲量豐富，價(jià)格也很便宜，規?；圃觳皇茉牧舷拗?。

對比之下，晶硅電池上游原材料使用多晶硅，近兩年，隨著(zhù)硅料價(jià)格大幅飆升，直接拉高了光伏企業(yè)的成本。

據東方財富證券分析稱(chēng)，鈣鈦礦組件投資成本較晶硅低，100MW組件成本低于1元/W，未來(lái)擴大至GW級產(chǎn)線(xiàn)后，成本可降至0.1美元/W。

產(chǎn)業(yè)化在即，技術(shù)路線(xiàn)如何選？

在今年的第四屆異質(zhì)結、鈣鈦礦與疊層電池論壇上，極電光能聯(lián)合創(chuàng )始人邵君曾分享過(guò)鈣鈦礦行業(yè)的一個(gè)變化，他說(shuō)，“去年我們談的更多是鈣鈦礦產(chǎn)業(yè)化技術(shù)，今年就轉向商業(yè)化解決方案了。今年大家能感受到，鈣鈦礦電池到了商業(yè)化的關(guān)鍵節點(diǎn)?！?/p>

這一轉變也確實(shí)能夠從多家鈣鈦礦企業(yè)對外公布的商業(yè)化消息窺知一二。比如協(xié)鑫光電、仁爍光能、極電光能、萬(wàn)度光能、華能新能源等各家中試線(xiàn)計劃也都集中在今明兩年安裝完成，規模都在100MW—200MW之間。

7月28日，纖納光電在浙江衢州舉行了首批α組件的發(fā)貨儀式。此次發(fā)貨數量為5000片，用于浙江省內工商業(yè)分布式鈣鈦礦電站。鈣鈦礦組件實(shí)現出貨，也再次印證了產(chǎn)業(yè)化進(jìn)入落地階段。

不過(guò)，在向產(chǎn)業(yè)化奔跑的過(guò)程中，到底要選擇哪種技術(shù)路線(xiàn)呢？

據鈦媒體App了解，鈣鈦礦電池分為單層和疊層，疊層電池包括全鈣鈦礦礦疊層，或者鈣鈦礦與晶硅疊層。

單結鈣鈦礦技術(shù)與其他薄膜技術(shù)相似，但制造成本有望低于目前已產(chǎn)業(yè)化的薄膜技術(shù)，因此許多創(chuàng )業(yè)企業(yè)多選擇這種方式。比如，12月8日，無(wú)錫極電光能科技有限公司宣布，公司投資建設的150MW鈣鈦礦光伏生產(chǎn)線(xiàn)正式投產(chǎn)運行。

極電光能目主要進(jìn)行單結鈣鈦礦技術(shù)研究。不過(guò)，極電光能聯(lián)合創(chuàng )始人、總裁于振瑞也表示，單結鈣鈦礦光伏組件會(huì )在國內率先實(shí)現產(chǎn)業(yè)化，但是與晶硅的疊層電池也是未來(lái)的主要產(chǎn)品形態(tài)之一。極電光能已計劃明年啟動(dòng)與晶硅疊層的技術(shù)開(kāi)發(fā)。

鈣鈦礦與晶硅相結合的疊層技術(shù)兼具高轉換效率和低制造成本的優(yōu)點(diǎn)，傳統做晶硅電池業(yè)務(wù)的公司往往從這個(gè)路徑切入，不過(guò)從發(fā)展進(jìn)度來(lái)看，大部分項目仍處于研發(fā)階段。

杭蕭鋼構（合特光電）此前曾計劃2022年底投產(chǎn)首條晶硅薄膜+鈣鈦礦疊層電池中試線(xiàn),規劃產(chǎn)能為100MW，目標轉化效率為28%以上。只是臨近年底，12月14日杭蕭鋼構在投資者互動(dòng)平臺更新了產(chǎn)線(xiàn)進(jìn)度，表示電池的中試線(xiàn)項目仍在緊張有序地推進(jìn)。

另一家企業(yè)東方日升的5GW異質(zhì)結電池片與10GW高效組件項目定增申請也在3月28日獲受理。本次定增募投就是鈣鈦礦及疊層電池試驗線(xiàn)，2022年投建，建設周期2年。

此外，還有極少的企業(yè)比如仁爍光能選擇做鈣鈦礦疊鈣鈦礦。目前，仁爍光能的10MW鈣鈦礦疊層研發(fā)線(xiàn)已經(jīng)建設成功，正計劃建設150MW鈣鈦礦電池量產(chǎn)線(xiàn)。

小結

產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程加快也讓鈣鈦礦電池的市場(chǎng)空間日漸清晰。根據天風(fēng)證券的測算，預計2022年鈣鈦礦組件產(chǎn)能為0.87GW，2023年有望形成超過(guò)1GW鈣鈦礦組件產(chǎn)能。到2026年，鈣鈦礦電池組件的產(chǎn)能或將達到24GW。

不過(guò)，以技術(shù)推動(dòng)的產(chǎn)業(yè)變革，景氣度往往取決于技術(shù)發(fā)展。鈣鈦礦技術(shù)發(fā)展趨勢、制備工藝演進(jìn)，乃至瓶頸問(wèn)題是否得到解決，是關(guān)鍵問(wèn)題。中國科學(xué)院院士白春禮就在不久前表示，鈣鈦礦電池是電化學(xué)儲能的新方向，具有吸光能力強、低成本和易制備、弱光效率高等優(yōu)勢和特點(diǎn)，但存在穩定性較差和大面積應用時(shí)的效率損失兩個(gè)短板。

對于鈣鈦礦企業(yè)們來(lái)說(shuō)，由于技術(shù)發(fā)展時(shí)間短，工藝還不像晶硅那樣成熟，產(chǎn)線(xiàn)設計也沒(méi)有現成模板，都需要“從0到1”，摸著(zhù)石頭過(guò)河。（本文首發(fā)鈦媒體App， 作者｜韓敬嫻，編輯｜張敏）

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