光伏電池行業(yè)迎來(lái)變革契機(jī)，全球公認(rèn)的“唯一具有商用前景的下一代光伏技術(shù)”的鈣鈦礦電池，有望顛覆晶硅電池的市場(chǎng)格局。
不管是光伏頭部企業(yè)隆基綠能、通威股份，還是鈣鈦礦技術(shù)研發(fā)企業(yè)極電光能、協(xié)鑫光電、纖納光電、黎元新能源（無(wú)錫）科技有限公司（以下簡(jiǎn)稱：黎元新能源），以及具有高校、科研院所背景的萬(wàn)度光能、眾能光儲(chǔ)等，均開(kāi)始下場(chǎng)競(jìng)逐，搶占行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)制高點(diǎn)。
“晶硅電池的轉(zhuǎn)化效率已經(jīng)接近技術(shù)天花板，光伏電池未來(lái)發(fā)展需要有新的技術(shù)突破。”黎元新能源CTO陳漢博士對(duì)《投資有道》表示，鈣鈦礦電池由于更高的轉(zhuǎn)化效率、更低的成本以及弱光發(fā)電性能好等優(yōu)勢(shì)，逐漸成為行業(yè)發(fā)展新方向。
黎元新能源2016年就在鈣鈦礦電池技術(shù)研發(fā)方面獲得突破，2023年9月引進(jìn)戰(zhàn)略投資者，自創(chuàng)的“軟膜法”薄膜制備技術(shù)攻克了產(chǎn)品穩(wěn)定性難題，并完成100MW中試產(chǎn)線的前期設(shè)備投入。
搶灘鈣鈦礦
黎元新能源成立于2016年4月，由上海交通大學(xué)教授陳漢博士聯(lián)合創(chuàng)立。
2016年12月，黎元新能源和上海交通大學(xué)研發(fā)團(tuán)隊(duì)合作研發(fā)，當(dāng)年獲得了面積36平方厘米、能量轉(zhuǎn)化效率12.1%電池組件的成果，得到了國(guó)際權(quán)威認(rèn)證機(jī)構(gòu)——日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所（AIST）的認(rèn)證，是當(dāng)年世界最高效率鈣鈦礦太陽(yáng)電池模塊。
彼時(shí)，新華社作了詳細(xì)報(bào)道，稱上述研究攻克了大面積制備鈣鈦礦電池組的技術(shù)瓶頸，對(duì)推動(dòng)其大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程有著重要意義。中國(guó)政府網(wǎng)進(jìn)行了全文刊載。
陳漢博士表示，公司的研發(fā)成果極大推動(dòng)了低成本鈣鈦礦電池的研究和未來(lái)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程。
鈣鈦礦電池因轉(zhuǎn)換效率高、成本低、應(yīng)用場(chǎng)景廣等優(yōu)勢(shì)，近年獲得市場(chǎng)青睞，并有望替代晶硅電池，成為下一代高效光伏電池。
眾所周知，我國(guó)光伏晶硅電池行業(yè)通過(guò)20多年的發(fā)展，技術(shù)和市場(chǎng)已經(jīng)非常成熟，晶硅電池的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)接近29.4%理論極限值。
從行業(yè)角度看，2023年光伏行業(yè)市場(chǎng)需求依舊活躍，但從下半年開(kāi)始，光伏組件價(jià)格明顯下跌，到年終投標(biāo)價(jià)幾乎腰斬，從而嚴(yán)重影響四季度的盈利能力。
據(jù)公開(kāi)數(shù)據(jù)，2023年全球光伏新增裝機(jī)超400GW，較2022年大幅增長(zhǎng)超70%。其中，我國(guó)光伏新增裝機(jī)規(guī)模為216.88GW，較2022年同比增長(zhǎng)148.1%，新增裝機(jī)規(guī)模和增速均創(chuàng)歷史新高，并以超50%的全球新增裝機(jī)占比引領(lǐng)全球市場(chǎng)增長(zhǎng)，連續(xù)第11年蟬聯(lián)全球新增裝機(jī)量首位。
然而，在此過(guò)程中，行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)壓力日益突出。近年來(lái)，各地光伏新建擴(kuò)建投資項(xiàng)目大干快上，上下游產(chǎn)能擴(kuò)張，加之大量跨界者涌入，導(dǎo)致各環(huán)節(jié)產(chǎn)能短期內(nèi)急劇增加。2023年光伏產(chǎn)品價(jià)格急速下跌，尤其2023年第四季度以來(lái)，組件招投標(biāo)價(jià)格屢創(chuàng)新低，組件價(jià)格跌至1元/W以下。
據(jù)Infolink數(shù)據(jù)顯示，2023年硅料（多晶致密料）價(jià)格下降約70%，硅片及電池片（PERC 182）價(jià)格下降約60%，組件（PERC 182）價(jià)格下降約50%，這對(duì)企業(yè)的盈利水平造成了巨大影響。短期來(lái)看，光伏行業(yè)各制造環(huán)節(jié)盈利空間被壓縮。
多家券商研報(bào)指出，基于產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)加劇，價(jià)格快速下行，下調(diào)光伏行業(yè)盈利預(yù)測(cè)。如東海證券4月初發(fā)布研報(bào)指出，預(yù)計(jì)硅片將出現(xiàn)減產(chǎn)，目前已經(jīng)有一家一線企業(yè)開(kāi)工率降至80%左右。4月總排產(chǎn)將跌回70GW左右。目前硅片庫(kù)存持續(xù)累積，拉晶廠庫(kù)存來(lái)到40億片左右，硅料排庫(kù)壓力尚在，在基于當(dāng)前排產(chǎn)規(guī)劃下，預(yù)期短期硅片價(jià)格仍將持續(xù)下行。而受到硅片大幅跳水的價(jià)格影響，電池端價(jià)格也開(kāi)始出現(xiàn)松動(dòng)下跌，電池廠獲利空間或?qū)p少。
與此同時(shí)，光伏新增裝機(jī)也有下滑趨勢(shì)。根據(jù)國(guó)家能源局?jǐn)?shù)據(jù)，今年3月份全國(guó)新增光伏裝機(jī)9.02GW，同比下滑32%。
為此，近年來(lái)，頭部光伏企業(yè)都將目光瞄準(zhǔn)了鈣鈦礦電池，作為公司未來(lái)發(fā)展的突破口。
“終極”電池技術(shù)路線？
從當(dāng)前研究的理論層面看，鈣鈦礦疊層電池具備更好的轉(zhuǎn)換效率。
東海證券研報(bào)稱，鈣鈦礦電池利用鈣鈦礦結(jié)構(gòu)材料作為吸光材料，屬于第三代高效薄膜電池，雙結(jié)疊層鈣鈦礦電池可達(dá)45%。
鈣鈦礦是ABX3結(jié)構(gòu)立方晶系化合物的統(tǒng)稱，A、B、X位被三種不同類型的離子占據(jù)，每個(gè)類型對(duì)應(yīng)種類豐富的具體離子，不同的離子組合可以獲得物理特性不同的鈣鈦礦材料。A位離子決定鈣鈦礦材料的體系，目前常用甲胺離子、甲脒離子、銫離子，B位通常為二價(jià)陽(yáng)離子，X位為鹵素離子。
1994年，研究人員發(fā)現(xiàn)有機(jī)-無(wú)機(jī)鈣鈦礦材料的電學(xué)性質(zhì)會(huì)隨著晶體維度的變化而變化，為其應(yīng)用于光伏領(lǐng)域提供了可能性。
2010年，Henry Snaith創(chuàng)立了全球第一家鈣鈦礦光伏電池公司Oxford PV。同年，范斌等人成立中國(guó)第一家從事鈣鈦礦光伏電池的公司——廈門(mén)惟華光能。全球鈣鈦礦電池研發(fā)進(jìn)入快車道。
到2013年，鈣鈦礦電池被《科學(xué)》雜志評(píng)為當(dāng)年十大突破之一。
2016年，從日本留學(xué)歸來(lái)的陳漢博士，創(chuàng)立了黎元新能源；同年，纖納光電、萬(wàn)度光能等公司相繼成立；這一年鈣鈦礦電池行業(yè)的政策正式發(fā)布，惟華光能被協(xié)鑫集團(tuán)收購(gòu)，鈣鈦礦電池轉(zhuǎn)換率獲得重大突破等事件發(fā)生。因此2016年也就被市場(chǎng)稱為鈣鈦礦電池創(chuàng)業(yè)元年。
鈣鈦礦電池作為第三代太陽(yáng)能電池，除了轉(zhuǎn)換率突出，成本低也是一大優(yōu)勢(shì)。鈣鈦礦電池原材料廉價(jià)易得，且組件工藝流程簡(jiǎn)短。東海證券研報(bào)透露，目前100MW中試線投資額為0.7億至0.8億元，達(dá)到量產(chǎn)成熟度后，單GW產(chǎn)能預(yù)計(jì)僅需5億元投資額，同時(shí)組件成本預(yù)計(jì)為0.5至0.6元/W。
此外，鈣鈦礦電池另一個(gè)突出特點(diǎn)是弱光發(fā)電性能好。
陳漢博士介紹，通過(guò)改變鈣鈦礦材料的化學(xué)組分，可以調(diào)節(jié)其吸收光的波長(zhǎng)。調(diào)到不同波長(zhǎng)的鈣鈦礦層可以堆疊一起，也可以堆疊在傳統(tǒng)的晶硅太陽(yáng)能電池上，形成能夠吸收更多太陽(yáng)光譜的電池。“即使在陰天、雨天，也能保持較高的光電轉(zhuǎn)換率。”
黎元新能源300mmX400mm高效率鈣鈦礦電池模塊
目前，鈣鈦礦電池效率快速攀升，從技術(shù)提出到實(shí)驗(yàn)室效率由3 .8%到26.1%，僅用12年時(shí)間。
正是鈣鈦礦的多種優(yōu)點(diǎn)，使其越來(lái)越受到光伏行業(yè)的重視，并被全球公認(rèn)為“唯一具有商用前景的下一代光伏技術(shù)”，甚至有望成為“終極”電池技術(shù)路線中的產(chǎn)業(yè)共贏方案。
廣闊的應(yīng)用場(chǎng)景
目前，光伏行業(yè)有兩種不同的路徑發(fā)展方向，一是以發(fā)電為主的傳統(tǒng)光伏，二是以“發(fā)電+建筑”為主的建筑光伏材料。
早在2022年5月，國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家能源局發(fā)布《關(guān)于促進(jìn)新時(shí)代新能源高質(zhì)量發(fā)展的實(shí)施方案》，提出完善光伏建筑一體化應(yīng)用技術(shù)體系，壯大光伏電力生產(chǎn)型消費(fèi)者群體。
2024年3月，國(guó)家發(fā)改委、住建部發(fā)文《加快推動(dòng)建筑領(lǐng)域節(jié)能降碳工作方案》，指出：“制定完善建筑光伏一體化建設(shè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和圖集，試點(diǎn)推動(dòng)工業(yè)廠房、公共建筑、居住建筑等新建建筑光伏一體化建設(shè)。”
目前普及的太陽(yáng)能電池中，95%以上是晶硅電池。但晶硅電池的一個(gè)缺點(diǎn)是不能太薄，需要一定厚度且不透光性，所以晶硅電池重量為每平方米10至15公斤，這只能安裝在強(qiáng)度較高的建筑物頂或樓頂?shù)鹊?，?duì)于玻璃幕墻這種建筑光伏一體化（BIPV）就不太適用。
而鈣鈦礦是一種晶體結(jié)構(gòu)，鈣鈦礦電池是利用碘、鉛等結(jié)晶形成的薄膜來(lái)發(fā)電，重量?jī)H為晶硅的十分之一左右。而且鈣鈦礦電池透光性好，不影響建筑物外墻美觀。
另外，晶硅電池受光照角度影響較大，鈣鈦礦電池基本不受影響，甚至可以利用室內(nèi)光線進(jìn)行發(fā)電。
目前，BI PV是光伏行業(yè)新興應(yīng)用場(chǎng)景，正處于爆發(fā)增長(zhǎng)階段。據(jù)國(guó)際能源署光伏項(xiàng)目組（IEA-PVPS）預(yù)測(cè)，歐洲光電建筑市場(chǎng)增長(zhǎng)約為每年200MW至300MW，全球光電建筑市場(chǎng)增長(zhǎng)約為每年1GW。而我國(guó)既有建筑改造的光伏裝機(jī)潛力達(dá)100億平方米，新建建筑每年新增光伏裝機(jī)潛力達(dá)1.2億平方米。
在住建部“十四五”建筑節(jié)能與綠色建筑發(fā)展規(guī)劃中，計(jì)劃到2025年，新增建筑光伏裝機(jī)容量達(dá)到50GW，城鎮(zhèn)建筑可再生能源替代率達(dá)到8%。
陳漢博士介紹，根據(jù)已有大樓改造和新增建筑的市場(chǎng)需求，保守測(cè)算，我國(guó)建筑光伏一體化的市場(chǎng)需求超過(guò)一萬(wàn)億元。
除了玻璃幕墻應(yīng)用場(chǎng)景，基于薄膜的柔性特點(diǎn)，鈣鈦礦電池還可應(yīng)用在穿戴光伏、新能源汽車等領(lǐng)域，以及現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、大型地面電站場(chǎng)景。在技術(shù)持續(xù)突破、市場(chǎng)前景廣闊和國(guó)家政策支持的背景下，近幾年，鈣鈦礦電池?zé)岫炔粩嗵嵘?，社?huì)資本蜂擁而入。
2021年初，纖納光電完成C輪融資，由三峽資本、京能集團(tuán)、衢州金控、三峽招銀等資方投資3.6億元。
2021年10月，極電光能獲碧桂園創(chuàng)投、九智資本、建銀國(guó)際、云林基金等機(jī)構(gòu)2.2億元投資。
2022年，協(xié)鑫光電完成兩輪融資，金額數(shù)億元，投資機(jī)構(gòu)包括騰訊、淡馬錫投資、紅杉中國(guó)、IDG資本等。
行業(yè)引領(lǐng)者
2023年9月，黎元新能源完成A輪融資，引進(jìn)了戰(zhàn)略投資者，神宇股份、柳州金控明德躍升股權(quán)投資管理中心（有限合伙）等投資數(shù)千萬(wàn)元，用于籌備100MW中試產(chǎn)線的前期設(shè)備投入。
據(jù)悉，黎元新能源技術(shù)團(tuán)隊(duì)來(lái)自上海交通大學(xué)，產(chǎn)學(xué)研高度聯(lián)動(dòng)，公司擁有32項(xiàng)相關(guān)技術(shù)發(fā)明專利，授權(quán)專利18項(xiàng)。同時(shí)，高管團(tuán)隊(duì)擁有多年新材料產(chǎn)業(yè)、商業(yè)化經(jīng)驗(yàn)。
陳漢認(rèn)為，目前，鈣鈦礦技術(shù)在穩(wěn)定性和大面積制備方面仍存在缺陷，技術(shù)尚處于產(chǎn)業(yè)化初期階段，大多處于100MW中試階段，而且多種技術(shù)路線并存，商業(yè)化量產(chǎn)方面還不成熟。
隆基綠能此前也表示，公司鈣鈦礦電池技術(shù)目前處于實(shí)驗(yàn)室研發(fā)階段。
根據(jù)介紹，通過(guò)多年技術(shù)研發(fā)，黎元新能源獨(dú)創(chuàng)“軟膜法”薄膜制備技術(shù)，將大面積鈣鈦礦組件的均勻性提升至97%，并首創(chuàng)使用石墨烯等材料，提高器件效率及穩(wěn)定性。
目前，黎元新能源鈣鈦礦電池的反式器件效率超25%，大面積組件效率超19%，處于行業(yè)領(lǐng)先水平。使用壽命方面，通過(guò)實(shí)驗(yàn)室測(cè)試，穩(wěn)定性突破IEC國(guó)際光伏標(biāo)準(zhǔn)，換算使用壽命超20年。
陳漢告訴《投資有道》，公司自主研發(fā)的軟膜法狹縫涂布技術(shù)，利用毛細(xì)作用和表面張力調(diào)控薄膜涂布，利用壓力作用和無(wú)溶劑，前驅(qū)體調(diào)控薄膜涂布，利用超疏水軟膜，實(shí)現(xiàn)連續(xù)大面積均勻薄膜涂布制備，平米級(jí)薄膜厚度均勻從傳統(tǒng)方法92%提升至97%以上，能同時(shí)保證效率、穩(wěn)定性、大面積大規(guī)模生產(chǎn)。
已公開(kāi)的資料顯示，目前大面積鈣鈦礦組件規(guī)模化商用的公司，協(xié)鑫光電的鈣鈦礦單結(jié)組件轉(zhuǎn)化效率為18.04%（2m2），疊層組件效率為26.17%。極電光能大尺寸鈣鈦礦組件穩(wěn)態(tài)效率為19.5%。
商業(yè)化項(xiàng)目應(yīng)用方面，極電光能的全球首條GW級(jí)鈣鈦礦組件生產(chǎn)線即將封頂，協(xié)鑫光電的GW級(jí)鈣鈦礦生產(chǎn)基地正在建設(shè)中，纖納光電的1兆瓦鈣鈦礦地面光伏電站正式落地，黎元新能源百兆瓦中試產(chǎn)線即將完成。
目前，黎元新能源已經(jīng)為大面積鈣鈦礦組件規(guī)?；虡I(yè)應(yīng)用未雨綢繆，近期與多家建筑龍頭企業(yè)簽訂合作意向，大力推廣建筑光伏一體化項(xiàng)目。
融資方面，“公司計(jì)劃進(jìn)行B輪融資，引進(jìn)新的戰(zhàn)略投資者，用于產(chǎn)線投入和技術(shù)升級(jí)迭代。”陳漢表示。
不管是光伏頭部企業(yè)隆基綠能、通威股份，還是鈣鈦礦技術(shù)研發(fā)企業(yè)極電光能、協(xié)鑫光電、纖納光電、黎元新能源（無(wú)錫）科技有限公司（以下簡(jiǎn)稱：黎元新能源），以及具有高校、科研院所背景的萬(wàn)度光能、眾能光儲(chǔ)等，均開(kāi)始下場(chǎng)競(jìng)逐，搶占行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)制高點(diǎn)。
“晶硅電池的轉(zhuǎn)化效率已經(jīng)接近技術(shù)天花板，光伏電池未來(lái)發(fā)展需要有新的技術(shù)突破。”黎元新能源CTO陳漢博士對(duì)《投資有道》表示，鈣鈦礦電池由于更高的轉(zhuǎn)化效率、更低的成本以及弱光發(fā)電性能好等優(yōu)勢(shì)，逐漸成為行業(yè)發(fā)展新方向。
黎元新能源2016年就在鈣鈦礦電池技術(shù)研發(fā)方面獲得突破，2023年9月引進(jìn)戰(zhàn)略投資者，自創(chuàng)的“軟膜法”薄膜制備技術(shù)攻克了產(chǎn)品穩(wěn)定性難題，并完成100MW中試產(chǎn)線的前期設(shè)備投入。
搶灘鈣鈦礦
黎元新能源成立于2016年4月，由上海交通大學(xué)教授陳漢博士聯(lián)合創(chuàng)立。
2016年12月，黎元新能源和上海交通大學(xué)研發(fā)團(tuán)隊(duì)合作研發(fā)，當(dāng)年獲得了面積36平方厘米、能量轉(zhuǎn)化效率12.1%電池組件的成果，得到了國(guó)際權(quán)威認(rèn)證機(jī)構(gòu)——日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所（AIST）的認(rèn)證，是當(dāng)年世界最高效率鈣鈦礦太陽(yáng)電池模塊。
彼時(shí)，新華社作了詳細(xì)報(bào)道，稱上述研究攻克了大面積制備鈣鈦礦電池組的技術(shù)瓶頸，對(duì)推動(dòng)其大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程有著重要意義。中國(guó)政府網(wǎng)進(jìn)行了全文刊載。
陳漢博士表示，公司的研發(fā)成果極大推動(dòng)了低成本鈣鈦礦電池的研究和未來(lái)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程。
鈣鈦礦電池因轉(zhuǎn)換效率高、成本低、應(yīng)用場(chǎng)景廣等優(yōu)勢(shì)，近年獲得市場(chǎng)青睞，并有望替代晶硅電池，成為下一代高效光伏電池。
眾所周知，我國(guó)光伏晶硅電池行業(yè)通過(guò)20多年的發(fā)展，技術(shù)和市場(chǎng)已經(jīng)非常成熟，晶硅電池的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)接近29.4%理論極限值。
從行業(yè)角度看，2023年光伏行業(yè)市場(chǎng)需求依舊活躍，但從下半年開(kāi)始，光伏組件價(jià)格明顯下跌，到年終投標(biāo)價(jià)幾乎腰斬，從而嚴(yán)重影響四季度的盈利能力。
據(jù)公開(kāi)數(shù)據(jù)，2023年全球光伏新增裝機(jī)超400GW，較2022年大幅增長(zhǎng)超70%。其中，我國(guó)光伏新增裝機(jī)規(guī)模為216.88GW，較2022年同比增長(zhǎng)148.1%，新增裝機(jī)規(guī)模和增速均創(chuàng)歷史新高，并以超50%的全球新增裝機(jī)占比引領(lǐng)全球市場(chǎng)增長(zhǎng)，連續(xù)第11年蟬聯(lián)全球新增裝機(jī)量首位。
然而，在此過(guò)程中，行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)壓力日益突出。近年來(lái)，各地光伏新建擴(kuò)建投資項(xiàng)目大干快上，上下游產(chǎn)能擴(kuò)張，加之大量跨界者涌入，導(dǎo)致各環(huán)節(jié)產(chǎn)能短期內(nèi)急劇增加。2023年光伏產(chǎn)品價(jià)格急速下跌，尤其2023年第四季度以來(lái)，組件招投標(biāo)價(jià)格屢創(chuàng)新低，組件價(jià)格跌至1元/W以下。
據(jù)Infolink數(shù)據(jù)顯示，2023年硅料（多晶致密料）價(jià)格下降約70%，硅片及電池片（PERC 182）價(jià)格下降約60%，組件（PERC 182）價(jià)格下降約50%，這對(duì)企業(yè)的盈利水平造成了巨大影響。短期來(lái)看，光伏行業(yè)各制造環(huán)節(jié)盈利空間被壓縮。
多家券商研報(bào)指出，基于產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)加劇，價(jià)格快速下行，下調(diào)光伏行業(yè)盈利預(yù)測(cè)。如東海證券4月初發(fā)布研報(bào)指出，預(yù)計(jì)硅片將出現(xiàn)減產(chǎn)，目前已經(jīng)有一家一線企業(yè)開(kāi)工率降至80%左右。4月總排產(chǎn)將跌回70GW左右。目前硅片庫(kù)存持續(xù)累積，拉晶廠庫(kù)存來(lái)到40億片左右，硅料排庫(kù)壓力尚在，在基于當(dāng)前排產(chǎn)規(guī)劃下，預(yù)期短期硅片價(jià)格仍將持續(xù)下行。而受到硅片大幅跳水的價(jià)格影響，電池端價(jià)格也開(kāi)始出現(xiàn)松動(dòng)下跌，電池廠獲利空間或?qū)p少。
與此同時(shí)，光伏新增裝機(jī)也有下滑趨勢(shì)。根據(jù)國(guó)家能源局?jǐn)?shù)據(jù)，今年3月份全國(guó)新增光伏裝機(jī)9.02GW，同比下滑32%。
為此，近年來(lái)，頭部光伏企業(yè)都將目光瞄準(zhǔn)了鈣鈦礦電池，作為公司未來(lái)發(fā)展的突破口。
“終極”電池技術(shù)路線？
從當(dāng)前研究的理論層面看，鈣鈦礦疊層電池具備更好的轉(zhuǎn)換效率。
東海證券研報(bào)稱，鈣鈦礦電池利用鈣鈦礦結(jié)構(gòu)材料作為吸光材料，屬于第三代高效薄膜電池，雙結(jié)疊層鈣鈦礦電池可達(dá)45%。
鈣鈦礦是ABX3結(jié)構(gòu)立方晶系化合物的統(tǒng)稱，A、B、X位被三種不同類型的離子占據(jù)，每個(gè)類型對(duì)應(yīng)種類豐富的具體離子，不同的離子組合可以獲得物理特性不同的鈣鈦礦材料。A位離子決定鈣鈦礦材料的體系，目前常用甲胺離子、甲脒離子、銫離子，B位通常為二價(jià)陽(yáng)離子，X位為鹵素離子。
1994年，研究人員發(fā)現(xiàn)有機(jī)-無(wú)機(jī)鈣鈦礦材料的電學(xué)性質(zhì)會(huì)隨著晶體維度的變化而變化，為其應(yīng)用于光伏領(lǐng)域提供了可能性。
2010年，Henry Snaith創(chuàng)立了全球第一家鈣鈦礦光伏電池公司Oxford PV。同年，范斌等人成立中國(guó)第一家從事鈣鈦礦光伏電池的公司——廈門(mén)惟華光能。全球鈣鈦礦電池研發(fā)進(jìn)入快車道。
到2013年，鈣鈦礦電池被《科學(xué)》雜志評(píng)為當(dāng)年十大突破之一。
2016年，從日本留學(xué)歸來(lái)的陳漢博士，創(chuàng)立了黎元新能源；同年，纖納光電、萬(wàn)度光能等公司相繼成立；這一年鈣鈦礦電池行業(yè)的政策正式發(fā)布，惟華光能被協(xié)鑫集團(tuán)收購(gòu)，鈣鈦礦電池轉(zhuǎn)換率獲得重大突破等事件發(fā)生。因此2016年也就被市場(chǎng)稱為鈣鈦礦電池創(chuàng)業(yè)元年。
鈣鈦礦電池作為第三代太陽(yáng)能電池，除了轉(zhuǎn)換率突出，成本低也是一大優(yōu)勢(shì)。鈣鈦礦電池原材料廉價(jià)易得，且組件工藝流程簡(jiǎn)短。東海證券研報(bào)透露，目前100MW中試線投資額為0.7億至0.8億元，達(dá)到量產(chǎn)成熟度后，單GW產(chǎn)能預(yù)計(jì)僅需5億元投資額，同時(shí)組件成本預(yù)計(jì)為0.5至0.6元/W。
此外，鈣鈦礦電池另一個(gè)突出特點(diǎn)是弱光發(fā)電性能好。
陳漢博士介紹，通過(guò)改變鈣鈦礦材料的化學(xué)組分，可以調(diào)節(jié)其吸收光的波長(zhǎng)。調(diào)到不同波長(zhǎng)的鈣鈦礦層可以堆疊一起，也可以堆疊在傳統(tǒng)的晶硅太陽(yáng)能電池上，形成能夠吸收更多太陽(yáng)光譜的電池。“即使在陰天、雨天，也能保持較高的光電轉(zhuǎn)換率。”
黎元新能源300mmX400mm高效率鈣鈦礦電池模塊
目前，鈣鈦礦電池效率快速攀升，從技術(shù)提出到實(shí)驗(yàn)室效率由3 .8%到26.1%，僅用12年時(shí)間。
正是鈣鈦礦的多種優(yōu)點(diǎn)，使其越來(lái)越受到光伏行業(yè)的重視，并被全球公認(rèn)為“唯一具有商用前景的下一代光伏技術(shù)”，甚至有望成為“終極”電池技術(shù)路線中的產(chǎn)業(yè)共贏方案。
廣闊的應(yīng)用場(chǎng)景
目前，光伏行業(yè)有兩種不同的路徑發(fā)展方向，一是以發(fā)電為主的傳統(tǒng)光伏，二是以“發(fā)電+建筑”為主的建筑光伏材料。
早在2022年5月，國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家能源局發(fā)布《關(guān)于促進(jìn)新時(shí)代新能源高質(zhì)量發(fā)展的實(shí)施方案》，提出完善光伏建筑一體化應(yīng)用技術(shù)體系，壯大光伏電力生產(chǎn)型消費(fèi)者群體。
2024年3月，國(guó)家發(fā)改委、住建部發(fā)文《加快推動(dòng)建筑領(lǐng)域節(jié)能降碳工作方案》，指出：“制定完善建筑光伏一體化建設(shè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和圖集，試點(diǎn)推動(dòng)工業(yè)廠房、公共建筑、居住建筑等新建建筑光伏一體化建設(shè)。”
目前普及的太陽(yáng)能電池中，95%以上是晶硅電池。但晶硅電池的一個(gè)缺點(diǎn)是不能太薄，需要一定厚度且不透光性，所以晶硅電池重量為每平方米10至15公斤，這只能安裝在強(qiáng)度較高的建筑物頂或樓頂?shù)鹊?，?duì)于玻璃幕墻這種建筑光伏一體化（BIPV）就不太適用。
而鈣鈦礦是一種晶體結(jié)構(gòu)，鈣鈦礦電池是利用碘、鉛等結(jié)晶形成的薄膜來(lái)發(fā)電，重量?jī)H為晶硅的十分之一左右。而且鈣鈦礦電池透光性好，不影響建筑物外墻美觀。
另外，晶硅電池受光照角度影響較大，鈣鈦礦電池基本不受影響，甚至可以利用室內(nèi)光線進(jìn)行發(fā)電。
目前，BI PV是光伏行業(yè)新興應(yīng)用場(chǎng)景，正處于爆發(fā)增長(zhǎng)階段。據(jù)國(guó)際能源署光伏項(xiàng)目組（IEA-PVPS）預(yù)測(cè)，歐洲光電建筑市場(chǎng)增長(zhǎng)約為每年200MW至300MW，全球光電建筑市場(chǎng)增長(zhǎng)約為每年1GW。而我國(guó)既有建筑改造的光伏裝機(jī)潛力達(dá)100億平方米，新建建筑每年新增光伏裝機(jī)潛力達(dá)1.2億平方米。
在住建部“十四五”建筑節(jié)能與綠色建筑發(fā)展規(guī)劃中，計(jì)劃到2025年，新增建筑光伏裝機(jī)容量達(dá)到50GW，城鎮(zhèn)建筑可再生能源替代率達(dá)到8%。
陳漢博士介紹，根據(jù)已有大樓改造和新增建筑的市場(chǎng)需求，保守測(cè)算，我國(guó)建筑光伏一體化的市場(chǎng)需求超過(guò)一萬(wàn)億元。
除了玻璃幕墻應(yīng)用場(chǎng)景，基于薄膜的柔性特點(diǎn)，鈣鈦礦電池還可應(yīng)用在穿戴光伏、新能源汽車等領(lǐng)域，以及現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、大型地面電站場(chǎng)景。在技術(shù)持續(xù)突破、市場(chǎng)前景廣闊和國(guó)家政策支持的背景下，近幾年，鈣鈦礦電池?zé)岫炔粩嗵嵘?，社?huì)資本蜂擁而入。
2021年初，纖納光電完成C輪融資，由三峽資本、京能集團(tuán)、衢州金控、三峽招銀等資方投資3.6億元。
2021年10月，極電光能獲碧桂園創(chuàng)投、九智資本、建銀國(guó)際、云林基金等機(jī)構(gòu)2.2億元投資。
2022年，協(xié)鑫光電完成兩輪融資，金額數(shù)億元，投資機(jī)構(gòu)包括騰訊、淡馬錫投資、紅杉中國(guó)、IDG資本等。
行業(yè)引領(lǐng)者
2023年9月，黎元新能源完成A輪融資，引進(jìn)了戰(zhàn)略投資者，神宇股份、柳州金控明德躍升股權(quán)投資管理中心（有限合伙）等投資數(shù)千萬(wàn)元，用于籌備100MW中試產(chǎn)線的前期設(shè)備投入。
據(jù)悉，黎元新能源技術(shù)團(tuán)隊(duì)來(lái)自上海交通大學(xué)，產(chǎn)學(xué)研高度聯(lián)動(dòng)，公司擁有32項(xiàng)相關(guān)技術(shù)發(fā)明專利，授權(quán)專利18項(xiàng)。同時(shí)，高管團(tuán)隊(duì)擁有多年新材料產(chǎn)業(yè)、商業(yè)化經(jīng)驗(yàn)。
陳漢認(rèn)為，目前，鈣鈦礦技術(shù)在穩(wěn)定性和大面積制備方面仍存在缺陷，技術(shù)尚處于產(chǎn)業(yè)化初期階段，大多處于100MW中試階段，而且多種技術(shù)路線并存，商業(yè)化量產(chǎn)方面還不成熟。
隆基綠能此前也表示，公司鈣鈦礦電池技術(shù)目前處于實(shí)驗(yàn)室研發(fā)階段。
根據(jù)介紹，通過(guò)多年技術(shù)研發(fā)，黎元新能源獨(dú)創(chuàng)“軟膜法”薄膜制備技術(shù)，將大面積鈣鈦礦組件的均勻性提升至97%，并首創(chuàng)使用石墨烯等材料，提高器件效率及穩(wěn)定性。
目前，黎元新能源鈣鈦礦電池的反式器件效率超25%，大面積組件效率超19%，處于行業(yè)領(lǐng)先水平。使用壽命方面，通過(guò)實(shí)驗(yàn)室測(cè)試，穩(wěn)定性突破IEC國(guó)際光伏標(biāo)準(zhǔn)，換算使用壽命超20年。
陳漢告訴《投資有道》，公司自主研發(fā)的軟膜法狹縫涂布技術(shù)，利用毛細(xì)作用和表面張力調(diào)控薄膜涂布，利用壓力作用和無(wú)溶劑，前驅(qū)體調(diào)控薄膜涂布，利用超疏水軟膜，實(shí)現(xiàn)連續(xù)大面積均勻薄膜涂布制備，平米級(jí)薄膜厚度均勻從傳統(tǒng)方法92%提升至97%以上，能同時(shí)保證效率、穩(wěn)定性、大面積大規(guī)模生產(chǎn)。
已公開(kāi)的資料顯示，目前大面積鈣鈦礦組件規(guī)模化商用的公司，協(xié)鑫光電的鈣鈦礦單結(jié)組件轉(zhuǎn)化效率為18.04%（2m2），疊層組件效率為26.17%。極電光能大尺寸鈣鈦礦組件穩(wěn)態(tài)效率為19.5%。
商業(yè)化項(xiàng)目應(yīng)用方面，極電光能的全球首條GW級(jí)鈣鈦礦組件生產(chǎn)線即將封頂，協(xié)鑫光電的GW級(jí)鈣鈦礦生產(chǎn)基地正在建設(shè)中，纖納光電的1兆瓦鈣鈦礦地面光伏電站正式落地，黎元新能源百兆瓦中試產(chǎn)線即將完成。
目前，黎元新能源已經(jīng)為大面積鈣鈦礦組件規(guī)?；虡I(yè)應(yīng)用未雨綢繆，近期與多家建筑龍頭企業(yè)簽訂合作意向，大力推廣建筑光伏一體化項(xiàng)目。
融資方面，“公司計(jì)劃進(jìn)行B輪融資，引進(jìn)新的戰(zhàn)略投資者，用于產(chǎn)線投入和技術(shù)升級(jí)迭代。”陳漢表示。
