提升太陽能利用效率，是光伏產業永恒的課題。

2015年起，隆基率先將傳統的砂漿切割技術切換為金剛石線切割，從而將轉換效率更高的單晶產品推向市場，逐漸奠定其單晶王者的地位。

(資料圖片僅供參考)

電池轉換效率為什么如此重要？光伏電池轉換效率與度電成本關系密切，有數據測算，在20%轉換效率的基礎上，每提高一個百分點，可為下游電站節約5%以上的成本。

也正因此，近年來，頭部企業似乎不知疲倦的著力提高光伏電池轉換效率。最新世界記錄由隆基綠能所創造，其硅異質結電池轉換效率達26.81%，打破了5年前日本Kaneka公司創下的26.7%的記錄。

但就像被三體人的“質子”鎖死一般，在現有技術下，晶硅電池轉換效率的上限，被牢牢鎖定在29.43%。現有商業化尺寸的晶硅電池，與理論極限僅差不到3%，留給晶硅電池的提升空間不斷縮小，光伏電池的效率之爭也逐漸上升到了材料層面。

鈣鈦礦，一種完全迥異于傳統晶硅體系的光伏電池技術，成為資本熱捧的明星。據不完全統計，近兩年鈣鈦礦領域投資額已近百億。資本的看好，與鈣鈦礦電池技術所取得的商業化突破成正相關。

鈣鈦礦電池在光伏電池中，屬于薄膜電池，此前在港股上市的漢能薄膜發電就是全球最大的薄膜太陽能企業，董事長李河君一度成為中國首富。但是薄膜發電，跟晶硅發電相比，存在一個問題，那就是薄膜發電會突然衰減。據說這個問題現在已經得到解決，所以鈣鈦礦開始興起。

去年以來，協鑫光電、纖納光電已分別建成100MW鈣鈦礦量產線。近日，長城旗下的極電光能宣布150MW鈣鈦礦光伏生產線正式投產運行，是全球目前已投產且產能最大的鈣鈦礦光伏生產線，同時具備BIPV產品和標準組件的生產能力。

在眾多資本的擁簇下，鈣鈦礦的神秘面紗被逐漸揭開，向傳統晶硅電池體系發起沖擊。

新能源“野心”

1839年，德國礦物學家古斯塔夫·羅斯探索俄羅斯烏拉爾山脈時發現了一種天然礦物，他將這種化學式為CaTiO3（鈦酸鈣）的天然晶體命名為“鈣鈦礦”。

經過多年發展，與鈦酸鈣有著相同或者類似晶體結構的材料被統稱為鈣鈦礦。劍橋大學物理學家山姆·斯特蘭克斯曾贊譽其優于硅材料的吸光能力，稱“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光”。

2009年，日本桐蔭橫大學的宮坂力教授將鈣鈦礦材料作為吸光層，制備出效率為3.8%的鈣鈦礦太陽能電池，由此開啟了世界范圍內學者對提高其轉換效率的研究。

12年后的2021年，單結鈣鈦礦電池最高效率已達到25.7%，接近單晶硅光伏電池實驗室最高效率。要知道晶硅電池達到如今的轉換效率，用時將近40年。

在一眾頂尖實驗室將目光錨定至鈣鈦礦的同時，2017年，長城汽車的掌門人魏建軍找到“光伏老兵”于振瑞，希望找到一個切入光伏市場的好項目。

當時，國內分布式光伏發展如火如荼，組件、硅片的全球產能占比已超過70%。在晶硅電池技術領域，PERC電池已有內卷趨勢，N型電池技術仍前景不明，于振瑞“押寶”似的選擇了作為第三代光伏電池技術的鈣鈦礦。他說服中科院材料學博士邵君與澳洲回國博士鄭策，組建了極電光能早期的核心技術團隊。

以“量產”作為目標的極電光能，產業動作也相當之快。據其官網介紹，公司起源于長城控股集團，2018年開始鈣鈦礦技術研發，2020年4月落地無錫。

2021年5月，極電宣布在63.98cm的鈣鈦礦光伏組件上實現了破世界記錄的20.5％的光電轉換效率，標志著大面積鈣鈦礦光伏組件轉換效率突破20%大關。同時快馬加鞭推出無甲胺鈣鈦礦材料體系等三大創新技術，推進了鈣鈦礦組件的穩定性、高效率以及大面積制備的可實現性。

秀出“硬實力”后，同年10月，公司宣布完成2.2億元PRE-A輪融資，由碧桂園創投、九智資本聯合領投，建銀國際、云林基金跟投，控股股東穩晟科技追加投資，該公司由魏建軍直接控制，持股比例99%。

在資本助力下，極電光能的產業化進展神速。12月8日，公司150MW鈣鈦礦光伏生產線正式投產運行。這條產線于去年四季度啟動建設，總投資超2億元。

今年8月，極電光能全球總部及鈣鈦礦創新產業基地項目正式簽約落戶錫山。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，預計年產值25億元。

據極電光能的規劃，預計將在2023年底或2024年上半年投入鈣鈦礦太陽電池第一條GW級產線，2026年預計產能擴大到6GW。

通過拆解魏建軍的投資版圖可以看到，極電光能只是其中一環。旗下已孵化出未勢能源、毫末智行、蜂巢能源、蜂巢易創等多個獨角獸項目，遍及氫能、光伏、自動駕駛、鋰電池、汽車發動機等領域。

其中，“動力電池黑馬”蜂巢能源已走到上市的關口，擬募資150億元；專攻氫能及燃料電池的未勢能源也正式完成5.55億元B輪融資，逐漸搭起橫跨新能源產業鏈的“綠色長城”。

為什么是鈣鈦礦

車企進軍光伏領域并不罕見。早在2008年，比亞迪就扎進了光伏行業，從硅料、硅片、電池片、組件等全產業鏈，到今年10月推出戶用光伏解決方案，進軍戶用光伏市場。

在電池環節從P型向N型過渡的關鍵節點，多家光伏跨界者也紛紛瞄準了高效電池，譬如乳期皇氏集團、玩具商沐邦高科選擇了TOPCon路線，“拖鞋大王”寶峰時尚、海上風電明星企業明陽智能、金鋼玻璃等則“相中”異質結。

不過，無論是哪種路線，本質上都是以硅為襯底，在單晶硅這條技術路線上“做加法”。正如前文所述，晶硅電池目前理論轉化峰值為29.4%，隆基的硅異質結電池轉換效率已達26.81%，正無限接近光電轉化效率的天花板。

但鈣鈦礦的上限卻還要高出很多。廣發證券援引scientific report結果，雙結疊層電池理論極限光電轉換效率在45%左右，三結疊層電池理論極限光電轉換效率可達49%。

除了“效率”方面的碾壓，鈣鈦礦更簡化的生產步驟和更低的生產成本也是引起資本關注的重要因素。

據了解，與需要1400℃高溫才能熔化拉晶的硅料相比，鈣鈦礦只需短暫低溫退火即可得到超平整致密的鈣鈦礦薄膜，工藝溫度最高不會超過120度，能耗遠低于晶硅電池。

此外，硅料在近兩年成為掣肘光伏產業發展的最主要因素之一，據索比咨詢計算，在其他條件不變的情況下，硅料每上漲1萬元/噸，電池片與組件端成本平均上漲0.03元/瓦。但鈣鈦礦本身不需要硅料，制作金屬鹵化物鈣鈦礦所使用的主要是碳、氫、氮、鉛和碘等幾種常見元素，儲備豐富。

“鈣鈦礦太陽能電池具有光吸收系數高和載流子遷移率高，載流子擴散距離長、帶隙靈活可調并且制備工藝簡單，原材料成本相對低廉等優勢。”據廣發證券測算，從上游硅料到下游組件，1GW產能投資大約需要接近10億元的投資規模，但鈣鈦礦達到一定成熟度后，1GW產能投資約5億元左右，約為晶硅的50%。

同時，鈣鈦礦電池的制造工藝流程較短。協鑫光電董事長范斌曾對媒體透露，鈣鈦礦所有的工藝流程都可以在一個工廠里面進行，從原材料到組件只要45分鐘。而對于晶硅來說，從一塊硅料到最終生產出組件最快也需要三天左右的時間。

“鈣鈦礦應該能夠實現5-6毛錢左右的組件成本，這個組件成本大概會比晶硅的成本下限還能夠低40%-50%。”

在下游應用方面，鈣鈦礦在BIPV領域也有超越晶硅組件的優勢。

據于振瑞介紹，鈣鈦礦光伏組件具有顏值高，顏色可調節，可以做自然半透等優勢，這是晶硅與其它薄膜光伏組件不能比擬的，所以它的應用范圍非常廣；另外，鈣鈦礦光伏組件還可以做成柔性組件，是可穿戴和移動光伏電源的最優選擇。

中信建投也在研報中肯定了這一觀點。稱“BIPV領域或是鈣鈦礦電池首先覆蓋應用市場，總市場規模超千億。考慮鈣鈦礦電池組件在BIPV領域的滲透提升，2022-2025年鈣鈦礦電池BIPV領域潛在裝機需求預計76.2GW”。

商業化前夜？

雖然鈣鈦礦作為光伏電池材料的研究已有十幾年的歷史，但始終未在業內掀起太大的浪花。直到今年6月，以投資眼光著稱的高瓴資本發布了一篇名為《鈣鈦礦：技術驅動光伏產業發展》的文章，文中提及鈣鈦礦被認為是極具潛力的下一代光伏材料。

除了資本層面的關注，國內圍繞鈣鈦礦領域的政策文件、產業落地也更為活躍。

例如，4月份印發的《“十四五”能源領域科技創新規劃》，指出支持高效鈣鈦礦電池制備與產業化生產技術

6月1日，國家發改委、國家能源局等九部門發布《“十四五”可再生能源發展規劃》，強調“要掌握鈣鈦礦等新一代高效低成本光伏電池制備及產業化生產技術”。

8月18日，科技部等九部門印發《科技支撐碳達峰碳中和實施方案(2022—2030年)》，提出到2030年，進一步研究突破一批碳中和前沿和顛覆性技術，研發高效硅基光伏電池、高效穩定鈣鈦礦電池等技術。

產業進展方面，較早布局鈣鈦礦的協鑫光電、纖納光電均已建成100MW產線。今年5月，纖納光電鈣鈦礦組件α全球首發，該組件采用纖納獨立開發的溶液打印技術，可進行12年產品材料與工藝質保，25年線性功率輸出質保；兩個月后，5000片α組件從浙江衢州發出，將用于浙江省內工商業分布式鈣鈦礦電站，率先邁出商業化步伐。

12月中旬，協鑫光電宣布完成5億元人民幣B+輪融資，刷新了鈣鈦礦領域的單輪融資規模，將用于完善協鑫光電100MW大尺寸鈣鈦礦組件產線的工藝和設備開發。

資方亦是星光熠熠，淡馬錫投資、紅杉中國、IDG資本三家聯合領投，川流投資等機構跟投，大股東協鑫科技持續加碼。而在此之前，協鑫光電已獲得道達爾能源、寧德時代、騰訊的青睞。

上游的“賣鏟子”的設備商似乎也已做好了隨時商業化的準備。

鈣鈦礦電池主要包括鍍膜、刻蝕、封裝是三大核心工藝，涉及PVD設備、涂布設備和激光設備。

邁為股份在投資者交流活動中曾表示，大部分HJT的鍍膜設備都能用在HJT-鈣鈦礦疊層上，技術路徑更為接近。同時，鈣鈦礦疊層電池均需要使用TCO和低溫銀漿，也都需要用到板式設備，所以HJT更為適合與鈣鈦礦制備疊層電池。

包括眾能光電、捷佳偉創、晟成光電（京山輕機子公司）、邁為股份、帝爾激光等積極布局鈣鈦礦電池設備研發。

7月，捷佳偉創鈣鈦礦電池“立式反應式等離子體鍍膜設備”（RPD）通過廠內驗收，中標了某頭部光伏企業的鈣鈦礦電池蒸鍍設備項目；邁為股份的單結鈣鈦礦電池激光設備已交付；京山輕機近期接受投資者調研時稱，公司在鈣鈦礦領域布局了核心的鍍膜設備，還能夠提供產線上的玻璃清洗機、鈣鈦礦干燥設備、組件封裝設備等。

圖片來源：天風證券研報

業內認為，鈣鈦礦電池走到了商業化的前夜。也正是在這個時間點，多家上市公司聞風而至。

11月18日，OLED有機材料與應用部件龍頭奧來德（688378.SH）公告，將使用超募資金投資建設鈣鈦礦結構型太陽能電池蒸鍍設備的開發項目，以及低成本有機鈣鈦礦載流子傳輸材料和長壽命器件開發項目，投資額分別為2900萬元和2000萬元。

12月9日晚間，汽車零部件制造商奧聯電子宣布進軍鈣鈦礦，將與自然人胥明軍共同設立合資公司奧聯光能，從事鈣鈦礦太陽能電池及其制備裝備的研發、生產、制備、銷售等。在該合資公司5000萬的注冊資本中，奧聯投資以貨幣方式出資4750萬元，占比95%。

奧聯電子表示，后續計劃2023年50MW鈣鈦礦中試線投產，2024年600MW鈣鈦礦裝備和120MW鈣鈦礦電池組件生產線投產，力爭5年內形成8GW鈣鈦礦裝備和2GW鈣鈦礦電池組件生產能力。

趨勢or故事？

盡管政策頻頻發力，各界資本也對鈣鈦礦表示出濃厚的興趣，但新興事物的興起與發展的過程中總會伴隨各種探究和質疑的聲音，鈣鈦礦也不例外。

財經網向某光伏行業分析師咨詢鈣鈦礦電池產業化進展，該人士回應稱，對該領域暫未有深入了解。另有光伏產業人士表示，鈣鈦礦沒有大家想象得那么快。“距離真正落地還有很長的路要走，資本市場還是以講故事為主。”

在《財經》年會2023上，中國科學院院士、中國科學院原院長白春禮白春禮也提及鈣鈦礦電池，稱其是電化學儲能的新方向，具有吸光能力強、低成本和易制備、弱光效率高等優勢和特點，但存在穩定性較差和大面積應用時的效率損失兩個短板，成為當前研究的熱點之一。

由于鈣鈦礦2009年才應用于光伏電池領域，其實際使用壽命仍然“成迷”。

開源證券指出，部分公司測試鈣鈦礦電池組件可穩定使用超過25年，但在實際商業化應用的場景中具體使用壽命如何，可能還需更多時間去進一步驗證。

范斌認為，鈣鈦礦的缺點就是它還沒有量產。因為沒有量產，所以在工藝上會有很多不確定性，其中最大的不確定性其實在于結晶的控制，因為結晶的控制這個環節在其他行業里面找不到對應的設備，所以就意味著所有從事鈣鈦礦量產開發的企業都必須自己開發出對應的結晶的方案。

據天風證券統計，2022年鈣鈦礦組件產能約為0.87GW，2023年產能則有望超過1GW。

另外，掣肘光伏產業發展的硅料價格已松動，聯動產業鏈價格一路下滑。據中國有色金屬工業協會硅業分會12月21日發布數據顯示，硅片價格呈現熔斷式下跌。其中，M10單晶硅片(182 mm /150μm)價格周環比跌幅20%。

阿特斯陽光電力高級副總裁張光春表示，“在光伏發電里面不論做什么樣的技術、生產什么樣的產品，但是萬變不離其宗，就是最后的度電成本，發一度電到底花了多少錢。”在他看來，如果度電成本上沒有競爭力，任何技術和產品都很難實現大規模產業化。

可以預見的是，隨著硅料、硅片價格走低，晶硅電池及組件的度電成本有望進一步下降，鈣鈦礦在短期內恐難具備與其分庭抗禮的實力，因此產業界也將更多目光放在鈣鈦礦與晶硅疊層路線上。

據科技日報報道，晶硅鈣鈦礦串聯電池光電效率已來到32.5%，這一世界紀錄由德國HZB研究中心創造。

李璐/文