【能鏡原創(chuàng)】

A。引子

2013年，科學(xué)界關(guān)于鈣鈦礦研究的浪潮剛起，有一天，幾位年輕科學(xué)家在一起聊天，說(shuō)到鈣鈦礦的終局，其中一位半開(kāi)玩笑半認(rèn)真——

那是一個(gè)理想世界，人們通過(guò)簡(jiǎn)單涂布鈣鈦礦材料就能輕松獲取和轉(zhuǎn)化太陽(yáng)能量，世界清潔明亮，而他已垂垂老矣、兒孫繞膝，冶煉晶硅、制做切片太陽(yáng)能電池已是人類久遠(yuǎn)的往事，被他時(shí)不時(shí)當(dāng)成故事和笑話，講給自己的孫輩聽(tīng)。

這個(gè)描述太有畫(huà)面感，它像某種預(yù)言，帶著理想和希望，從實(shí)驗(yàn)室沉靜的瓶瓶罐罐里咕嘟咕嘟翻騰出來(lái)，流淌進(jìn)尚未知曉的生活里。

是的，盡管這年美國(guó)《科學(xué)》（Science）雜志將鈣鈦礦評(píng)為年度十大科學(xué)突破之一，并為它打上「新一代太陽(yáng)能電池材料」的標(biāo)簽，但在晶硅統(tǒng)治的光伏世界，尚未邁出實(shí)驗(yàn)室的鈣鈦礦，在大眾視野里，依然是個(gè)無(wú)名之輩。

但科學(xué)界顯然已經(jīng)嗅到這個(gè)「無(wú)名之輩」未來(lái)的「明星潛質(zhì)」。

就在Science給予鈣鈦礦「名份」的頭一年，韓國(guó)成均館大學(xué)的樸南圭（Nam-Gyu Park）、瑞士洛桑聯(lián)邦高等理工學(xué)院光子學(xué)和界面實(shí)驗(yàn)室主任米夏埃爾•格雷策爾(Michael Grätzel)和英國(guó)牛津大學(xué)教授亨利·斯奈斯（Henry Snaith）取得一項(xiàng)重要進(jìn)展。

他們將鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的液態(tài)電解質(zhì)替換為固態(tài)電解質(zhì)，轉(zhuǎn)換效率從3年前日本科學(xué)家宮坂力（Tsutomu Miyasaka）發(fā)現(xiàn)的3.8%一下躍升至10%。

這個(gè)結(jié)果令人振奮。

? 從左至右分別為：宮坂力、樸南圭、米夏埃爾•格雷策爾(Michael Grätzel)、亨利·斯奈斯（Henry Snaith）。

提高太陽(yáng)能利用效率，是科學(xué)家們永恒的課題。但自打問(wèn)世于1954年的單晶硅太陽(yáng)能電池技術(shù)，將晶硅推向光伏世界的王位，并在此后多年，試圖以它的「權(quán)杖」碰觸29.43%的理論極限效率而屢屢未果，這個(gè)領(lǐng)域，就再也不曾出現(xiàn)撼動(dòng)它的革命性技術(shù)和創(chuàng)新性材料。

而這次躍升，似乎在宣告實(shí)驗(yàn)室合成的鈣鈦礦晶體，正擁有某種打破沉寂、通往光明彼岸的力量，中、韓、日、美、英、瑞士等國(guó)的多個(gè)頂級(jí)院校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，開(kāi)始摩拳擦掌，準(zhǔn)備借由它，迎接洶涌而至的未來(lái)。

也是在這一年，中國(guó)廈門(mén)。博士期間師從米夏埃爾•格雷策爾的范斌和他清華大學(xué)化學(xué)系同班同學(xué)田清勇、白華，決定將創(chuàng)辦于2010年的惟華光能轉(zhuǎn)向鈣鈦礦研究。

此前，他們正沿著有機(jī)太陽(yáng)能電池方向進(jìn)行探索，導(dǎo)師團(tuán)隊(duì)的新進(jìn)展，讓范斌隱約覺(jué)得，一個(gè)新材料新技術(shù)改變世界的機(jī)會(huì)正在降臨。他們像被機(jī)會(huì)選中的孩子，一伸手，抓住了它，卻并不知曉，在未來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間里，他們將孤獨(dú)地捍衛(wèi)著理想，并幾度掙扎在生存的邊緣。

9年后，全球氣候危機(jī)和雙碳趨勢(shì)，為新能源領(lǐng)域效率增長(zhǎng)的迫切性加碼，捱過(guò)艱苦歲月、被光伏巨頭協(xié)鑫納入麾下，并更名為昆山協(xié)鑫光電的惟華光能，不再獨(dú)自于商業(yè)世界闖蕩。

他們成為資本市場(chǎng)瘋搶的頭牌，身后奔跑著近20家追趕者和競(jìng)爭(zhēng)者，身旁，隆基、晶科、通威、天合、凱輝、寧德時(shí)代、騰訊等一眾知名龍頭、VC和產(chǎn)業(yè)資本陸續(xù)入場(chǎng)。

被資本之手和商業(yè)熱望日漸攪沸的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，開(kāi)始被置于愈來(lái)愈亮的聚光燈下，其公眾面目，也變得日漸清晰。

B。被命運(yùn)選中

過(guò)去10年，圍繞鈣鈦礦太陽(yáng)能電池所發(fā)生的一切，簡(jiǎn)直像一出令人大開(kāi)眼界的大戲——

蟄伏已久的新材料，在晶硅統(tǒng)治的世界里，從一浪又一浪的質(zhì)疑聲里鉆出來(lái)，帶著某種新工業(yè)英雄主義的色彩，噠噠噠噠，只用了10年時(shí)間，就走完了晶硅40年才抵達(dá)的境界——將實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)化率從3.8%提升至25%甚至更高，并開(kāi)向超過(guò)30%的新目標(biāo)狂奔而去。

但它的歷史，卻是一個(gè)長(zhǎng)得多的故事。如果一定要往源頭追溯鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的緣起，1839年可能是個(gè)有趣的交合點(diǎn)。

這一年，德國(guó)礦物學(xué)家古斯塔夫·羅斯（Gustav Rose）探險(xiǎn)俄羅斯烏拉爾山，在那里，天然礦物鈦酸鈣（CaTiO3）晶體第一次地展現(xiàn)在科學(xué)家眼前。

為向地質(zhì)學(xué)家Lev Perovski致敬，Gustav Rose遂將其命名為Perovskite（鈣鈦礦），盡管后來(lái)應(yīng)用于太陽(yáng)能電池的鈣鈦礦材料與之相比，已是天壤之別，但這個(gè)此「礦」非彼礦的名字，成為滿足ABX3化學(xué)式、與鈦酸鈣擁有相似晶體結(jié)構(gòu)化合物的統(tǒng)稱。

也是這一年，19歲的法國(guó)男孩亞歷山大·貝克雷爾（Alexandre Becquerel），協(xié)助父親研究光波照射電解池所產(chǎn)生的變化，他偶然發(fā)現(xiàn)，光照能使半導(dǎo)體材料不同部位之間產(chǎn)生電位差，光伏效應(yīng)隨即問(wèn)世。

但這兩個(gè)同年誕生的新發(fā)現(xiàn)，一出生便進(jìn)入了蟄伏期，它們像兩個(gè)角兒，早早前來(lái)候場(chǎng)，但離真正登臺(tái)，卻還要等上百年。

1954年，在貝克雷爾發(fā)現(xiàn)光伏效應(yīng)125年之后，美國(guó)科學(xué)家恰賓和皮爾松為它找到真正發(fā)揮價(jià)值到應(yīng)用場(chǎng)景——他們?cè)诿绹?guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室首次制成轉(zhuǎn)化效率為6%的實(shí)用單晶硅太陽(yáng)電池，由此，將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能的光伏技術(shù)誕生了。

? 左：亞歷山大·貝克雷爾（Alexandre Becquerel）;右：Lev Perovski。

? 1954年，美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室首次制成轉(zhuǎn)化效率為6%的實(shí)用單晶硅太陽(yáng)電池。

此后很長(zhǎng)一段時(shí)間里，晶硅太陽(yáng)能電池，都是成本和效率極佳的統(tǒng)一體，但作為能源史上技術(shù)迭代最典型的產(chǎn)業(yè)之一，光伏產(chǎn)業(yè)在效率和效益的催逼下，不斷掀起狂風(fēng)巨浪，晶體硅電池的效率提升之路愈發(fā)舉步維艱。

事實(shí)上，對(duì)于天然礦物轉(zhuǎn)化太陽(yáng)能效率的局限性，科學(xué)界心知肚明，一眼到底，他們很早就發(fā)現(xiàn)，晶硅太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)化效率理論極限值為29.43%，于是，從1970年代開(kāi)始，便試圖找到一種實(shí)驗(yàn)室合成材料，希望在平衡成本和效率的基礎(chǔ)之上，替代晶硅來(lái)刺穿那層惱人的天花板。

有機(jī)發(fā)光二極管（OLED）之父、曾在美國(guó)紐約羅切斯特的柯達(dá)研究實(shí)驗(yàn)室工作的美國(guó)國(guó)家工程院院士鄧青云和米夏埃爾•格雷策爾都曾沿著有機(jī)太陽(yáng)能電池方向進(jìn)行探索，但均并未掀起波瀾。

大家苦苦探索，求而不得，直到2009年，沉睡了180年的鈣鈦礦材料在日本被命運(yùn)喚醒，開(kāi)始了它生命的一次轉(zhuǎn)折。

彼時(shí)，日本科學(xué)家宮坂力試著將金屬鹵化物鈣鈦礦材料用于太陽(yáng)能電池的開(kāi)發(fā)，雖然轉(zhuǎn)化率只有3.8%，并很快被束之高閣，但正如前文所講，它向科學(xué)界搖響的靈感之鈴，使其在3年之后被回音重新喚醒，并以令人瞠目的轉(zhuǎn)化率提升速度和成本優(yōu)勢(shì)，成為刺向晶硅世界的一根長(zhǎng)矛。

C。攪入晶硅世界

長(zhǎng)矛的銳度愈刷愈利。

從2013年到2015年，實(shí)驗(yàn)室里合成的鈣鈦礦晶體不斷迭代和優(yōu)化，如魔豆里破皮而出的藤蔓，其轉(zhuǎn)化效率一路從10%攀升至接近20%。

2016年，瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院用涂布工藝和簡(jiǎn)易真空工藝結(jié)合，制備出SD卡大小的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，單元轉(zhuǎn)換效率一下超過(guò)了20%。

第二年，韓國(guó)科學(xué)家繼續(xù)改進(jìn)金屬鹵化物吸光材料，將其能量轉(zhuǎn)化效率提升至22.1%。

此后幾年，「藤蔓」依然沒(méi)有停止生長(zhǎng)。

最新數(shù)據(jù)依然來(lái)自瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院，它和瑞士電子與微技術(shù)中心一起宣稱，其研發(fā)的鈣鈦礦硅疊層光伏電池，轉(zhuǎn)化效率已達(dá)創(chuàng)紀(jì)錄的31.3%。

但這并不令人驚奇，因?yàn)樵诒灰暈槲磥?lái)發(fā)展方向的鈣鈦礦疊層電池里，其理論數(shù)字帶來(lái)更大想象空間——雙疊層轉(zhuǎn)換效率達(dá)43%，三層理論效率已超50%。

就在鈣鈦礦用不斷增長(zhǎng)的轉(zhuǎn)化率挑動(dòng)晶硅世界的神經(jīng)時(shí)，后者的光電轉(zhuǎn)化效率卻并無(wú)突破性長(zhǎng)進(jìn)。

1970年代這個(gè)數(shù)字為13%、14%，2000年后進(jìn)入平臺(tái)期，此后小有進(jìn)步，到了2017年，便停在26.7%左右。

盡管晶硅光伏領(lǐng)域里的先鋒們依然不斷探索新技術(shù)，N型異質(zhì)結(jié)、N型TOPcon、以及N型IBC技術(shù)也都引起聚光燈的追隨，但物理極限的宿命如同一個(gè)不可翻越的屏障矗立在眼前。

也有研究者和商業(yè)公司，例如牛津光伏（Oxford PV）等，試圖將鈣鈦礦和晶硅做成混合疊層電池，但由于硅片尺寸限制以及制絨后不規(guī)則的表面無(wú)法有效進(jìn)行鈣鈦礦材料的涂布，成本既下不來(lái)，基于166硅片的電池效率也只能達(dá)到26.8%。

鈣鈦礦歷史上第一次有可能拆掉太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換效率的天花板，困在有限性里的晶硅世界依然在努力，卻不可避免地要應(yīng)對(duì)舊體系中隱藏的衰退挑戰(zhàn)。

事實(shí)上，這個(gè)衰退，很大原因根植于晶硅材料和制造流程本身的局限，而新能源革命和雙碳目標(biāo)的加速到來(lái)，則像從天而降的外力，一巴掌打在了它并不堅(jiān)固的城墻上。

晶硅太陽(yáng)能電池的原理并不復(fù)雜，在切出的硅片上做出PN結(jié)，利用整流效應(yīng)，光照之后，產(chǎn)生電壓，形成電流進(jìn)行發(fā)電。

雖然硅是易得的原料，但制作硅料、硅片、電池和組件的四大流程，卻是一個(gè)環(huán)節(jié)眾多、能耗高企的復(fù)雜過(guò)程——

硅料純度要求極高（99.9999 ~ 99.99999%），需要在1000多度高溫下燒制而成；隨后，在1400度的高溫里，硅料被融化成液體，進(jìn)入拉棒環(huán)節(jié)，一根一根的圓棒拉成后，還需被切成一片一片的硅片。

之后，便要經(jīng)過(guò)制造PN結(jié)、印刷電極等環(huán)節(jié)，做成電池，再通過(guò)焊接、玻璃封裝等工藝，形成最后的組件。

? 晶硅太陽(yáng)能電池生產(chǎn)是一個(gè)生態(tài)化的過(guò)程，每個(gè)環(huán)節(jié)都遍布大廠，競(jìng)爭(zhēng)激烈。

這是一個(gè)生態(tài)化的工藝流程，每個(gè)環(huán)節(jié)遍布大廠，即合作又競(jìng)爭(zhēng)。過(guò)去這些年，在這個(gè)典型的魚(yú)和熊掌都要兼得、良幣驅(qū)逐劣幣的市場(chǎng)中，圍繞成本和效率，曾上演多場(chǎng)起起伏伏的慘烈橋段，其中多晶硅和單晶硅之戰(zhàn)最為經(jīng)典。

2017 年之前，多晶硅統(tǒng)治晶硅電池市場(chǎng)百分之八九十的份額。雖然效率更高，但成本也高的單晶硅始終縮于一隅，看多晶硅雄霸天下。

2017年之后，「苦練內(nèi)功」的單晶硅，技術(shù)顯著進(jìn)步，成本不斷下降使它的性價(jià)比愈來(lái)愈突出，也越來(lái)越得到市場(chǎng)認(rèn)可。晶硅電池江湖諸位玩家以為二者會(huì)并存，并以此進(jìn)行戰(zhàn)略規(guī)劃，但事實(shí)是，到2022年，多晶硅的份額幾乎已萎縮不見(jiàn)。

這就是充分競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)業(yè)和市場(chǎng)的本質(zhì)——它不容忍多種技術(shù)長(zhǎng)期共存，當(dāng)一個(gè)成本和效率相對(duì)優(yōu)勢(shì)明顯的新技術(shù)出現(xiàn)，會(huì)敏銳地被需求接受，逐漸蠶食落后者的市場(chǎng)份額，成為市場(chǎng)主流，直到將其他技術(shù)徹底趕出門(mén)外。

看起來(lái)，對(duì)于攪局者鈣鈦礦來(lái)說(shuō)，前路只有一條，要么曇花一現(xiàn)，要么脫穎而出。

D。魚(yú)和熊掌都要兼得

要在一個(gè)「魚(yú)和熊掌」地方獲得江湖地位，最好的方式是池里養(yǎng)魚(yú)，林里養(yǎng)熊。鈣鈦礦太陽(yáng)能電池要想作為光伏新勢(shì)力崛起，在成本和效率兩方面都需具有壓倒性優(yōu)勢(shì)，這是它不可回避的宿命。

效率的提升，尤其鈣鈦礦與鈣鈦礦疊層電池的效率突破，正在帶來(lái)更大想象空間，而與晶硅相比，低成本則看起來(lái)更像是它與生俱來(lái)的天賦。

與復(fù)雜工序和烈焰灼燒下誕生的硅片不同，制備工藝簡(jiǎn)單的鈣鈦礦在介于室溫與100度之間的環(huán)境里，安靜地出生于實(shí)驗(yàn)室的瓶瓶罐罐里。

某種程度上，它很像菜品的研發(fā)，起初，食材只有三四種，后來(lái)隨著口味需求提升，不斷有新調(diào)料加進(jìn)來(lái)，菜名保持不變，但變得更好吃了。

現(xiàn)在，要生成性能更優(yōu)的鈣鈦礦晶體，化工原材料已經(jīng)由之前的幾種增至十幾種，即便如此，這一部分也只占去鈣鈦礦太陽(yáng)能電池總成本的5%。

晶硅永遠(yuǎn)只是晶硅，而生就便宜的鈣鈦礦卻擁有根據(jù)需求不斷優(yōu)化的可能，從材料本身來(lái)看，鈣鈦礦已經(jīng)勝過(guò)一籌。

而生產(chǎn)制造工藝與晶硅太陽(yáng)能電池龐大的流程身軀比，則更顯身段輕盈。

硅料、硅片、電池、組件，晶硅太陽(yáng)能電池每個(gè)環(huán)節(jié)都有大廠從事生產(chǎn)——硅料大佬有通威和協(xié)鑫；行業(yè)市值最高的隆基穩(wěn)坐硅片第一把交椅；通威、晶科、天合在電池環(huán)節(jié)享有話語(yǔ)權(quán)；最沒(méi)含金量的組件領(lǐng)域，也有阿特斯等大公司坐鎮(zhèn)。

這是個(gè)非常昂貴的事情，它意味著產(chǎn)品通常要在供應(yīng)鏈停留多個(gè)工廠數(shù)個(gè)環(huán)節(jié)，這些工廠分布在全國(guó)各地，從硅料到組件，走完流程最快也需三天。

但諸如昆山協(xié)鑫光電這樣的頭部鈣鈦礦公司，卻已能將整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈價(jià)值高度濃縮在一個(gè)100兆瓦的單一工廠里，把從玻璃、膠膜、靶材、化工原料進(jìn)入到組件成型的全過(guò)程，控制在45分鐘之內(nèi)——

? 目前國(guó)內(nèi)鈣鈦礦太陽(yáng)能領(lǐng)域商業(yè)化進(jìn)程走得最快的昆山協(xié)鑫光電，可以把整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程控制在45分鐘之內(nèi)。

鈣鈦礦溶液在實(shí)驗(yàn)室的瓶瓶罐罐里合成后，被送至生產(chǎn)線；帶有正電極的玻璃經(jīng)過(guò)自動(dòng)化清洗后，進(jìn)行第一道真空鍍膜、激光劃線，刻出第一道槽，涂布（Coating）鈣鈦礦，之后結(jié)晶，再以激光刻出第二道槽，實(shí)現(xiàn)串聯(lián)。

真空鍍上背電極（PVD）后，開(kāi)始第三道激光劃線，第四道激光清邊，完成后裝背板，加熱之間的膠膜，使玻璃與前述材料粘在一起，形成夾心結(jié)構(gòu)，一個(gè)前后玻璃、中間夾有鈣鈦礦和電極的組件就此完成。

事實(shí)上，因?yàn)橥坎己蚉VD工藝的應(yīng)用，讓鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的生產(chǎn)制造更接近面板行業(yè)。

如同鹽水蒸發(fā)留下鹽粒，涂布是將鈣鈦礦溶液涂在玻璃基板上，然后通過(guò)加熱或其他手段使溶液揮發(fā)，晶體就會(huì)鋪展在玻璃上，肉眼看，是鏡面，顯微鏡下，則是幾百納米晶體，像蜂巢一樣拼合在一起，結(jié)構(gòu)越均一，效率越高。

這是整個(gè)工藝中含金量最高也是難度最大的環(huán)節(jié)，需要在絕對(duì)無(wú)塵的超凈間完成，除了涂布法，物理手段的真空沉積法也被應(yīng)用，但前者是量產(chǎn)化和商業(yè)化最適合的方式，已是行業(yè)主流共識(shí)。

硅片制作工藝導(dǎo)致它在尺寸上向上騰挪的空間有限，而鈣鈦礦晶體所依著的玻璃，則有更大的尺寸延展性。

尺寸越大，轉(zhuǎn)化效率越好，成本也越低，而這個(gè)成本的下探空間，又會(huì)隨著鈣鈦礦太陽(yáng)能電池規(guī)?；l(fā)展和材料的不斷迭代，不斷地拓寬。

如此，鈣鈦礦太陽(yáng)能電池似乎的確將魚(yú)和熊掌同時(shí)握在了手中。但這并不意味著鈣鈦礦太陽(yáng)能電池在闖蕩晶硅世界時(shí)暢通無(wú)阻，事實(shí)上，四起的質(zhì)疑聲從未在它的生長(zhǎng)歷程里缺席。

E。在質(zhì)疑聲中

2016年，瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院對(duì)一塊巴掌大小的鈣鈦礦組件做了一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)——在標(biāo)準(zhǔn)光源下，讓該組件連續(xù)工作12000個(gè)小時(shí)，結(jié)果沒(méi)發(fā)現(xiàn)任何衰減。

2019年，一次改進(jìn)讓鈣鈦礦在穩(wěn)定性上有了更大底氣。

改進(jìn)在材料配方層面進(jìn)行——配方更加復(fù)雜，一些液體被注入，在更高的溫度70-75度、400小時(shí)的光照下，迭代的材料沒(méi)發(fā)生任何衰減。

當(dāng)測(cè)試時(shí)間延長(zhǎng)至1800個(gè)小時(shí)，衰減值依然低于5%，這個(gè)數(shù)據(jù)超過(guò)了任何一種晶硅。

這一年年底，華中科技大學(xué)給出的一個(gè)更有力量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，進(jìn)一步表明鈣鈦礦的競(jìng)爭(zhēng)力——在晶硅IEC61215標(biāo)準(zhǔn)下，鈣鈦礦組件連續(xù)工作9000個(gè)小時(shí)沒(méi)發(fā)生任何衰減，這個(gè)數(shù)據(jù)，沒(méi)有任何一種晶硅能夠達(dá)到。

盡管如此，對(duì)鈣鈦礦穩(wěn)定性的質(zhì)疑，這些年卻始終不絕于耳，這種質(zhì)疑大都源自于對(duì)晶體結(jié)構(gòu)的解讀——晶硅是類金剛石的原子晶體，可以扛到1400多度開(kāi)始熔化，而鈣鈦礦則是立方晶系的離子晶體，分解溫度大約在攝氏200度~300度。

表面看，1000多度，差異巨大，晶硅似乎的確穩(wěn)定地多，但從實(shí)用視角，則可以得出另一種結(jié)論——太陽(yáng)能電池在地球表面使用，溫度很難超過(guò)75度~85度區(qū)間，所以，兩三百度已足夠用，而1400度，反而成了一個(gè)巨大冗余。

之后，隨著鈣鈦礦獲得越來(lái)越多的關(guān)注，它的另一些優(yōu)勢(shì)也被陸續(xù)挖掘出來(lái)。

從產(chǎn)能投資看，1 GW產(chǎn)能的晶硅太陽(yáng)能電池需要接近10億元投資規(guī)模，而業(yè)內(nèi)預(yù)測(cè)，成熟期的鈣鈦礦，只需它的1/2；

從原材料視角，鈣鈦礦原料常見(jiàn)，沒(méi)有瓶頸，用量也少，全球每年約有50萬(wàn)噸硅料的產(chǎn)量，倘若把50萬(wàn)噸硅料完全替換成鈣鈦礦，大概1000噸就可以滿足需求。

而且它是直接帶隙材料，吸光能力遠(yuǎn)高于晶硅。硅片厚度通常為180微米，而鈣鈦礦組件中，鈣鈦礦層厚度大概是0.3微米，有三個(gè)數(shù)量級(jí)的差異。

硅料純度需達(dá)到99.9999%（6個(gè)9）或99.99999%的（7個(gè)9），但鈣鈦礦只需要1個(gè)9（95%）即可滿足使用需求，這一個(gè)9，不僅會(huì)降低能耗，對(duì)穩(wěn)定性也會(huì)有所助益。

從能耗看，每1瓦單晶組件制造的能耗，約為1.52 kWh，而鈣鈦礦組件能耗為0.12 kWh，單瓦能耗只有晶硅的1/10；從綜合成本看，鈣鈦礦總成本約為5毛到6毛錢(qián)，是晶硅極限成本的50%。

晶硅組件的溫度系數(shù)是-0.3左右，這意味著，溫度每上升1度，功率會(huì)下降0.3%。也就是說(shuō)，如果出廠標(biāo)定是20%的效率，在實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)合，當(dāng)溫度升到75度，效率大約就只剩16%、17%。

鈣鈦礦的溫度系數(shù)為-0.001，非常接近于0，因此它的實(shí)際發(fā)電效率就會(huì)顯著高于晶硅。

而當(dāng)這些優(yōu)勢(shì)不斷疊加，其帶來(lái)的結(jié)果就是能源回報(bào)率的顯著上升。范斌去年在曾在一次公開(kāi)演講中表示，鈣鈦礦在2023年成熟時(shí)，可以產(chǎn)生40倍的能源回報(bào)率，最終將提升到50倍 ~ 60倍以上。

這意味著，鈣鈦礦帶來(lái)的能源回報(bào)率，會(huì)優(yōu)于現(xiàn)在世界上任何一種火電、任何一種化石能源開(kāi)采的能源回報(bào)率。

現(xiàn)在，鈣鈦礦太陽(yáng)能電池一手握著有更高的轉(zhuǎn)化效率，一手抓住低溫、溶液加工的工藝在成本、尺寸極限上的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)不斷迭代升級(jí)，優(yōu)化配方、提升封裝工藝，一步步在晶硅世界里謀劃自己的量產(chǎn)未來(lái)。

那么，是誰(shuí)在支撐它內(nèi)心不斷綻放的夢(mèng)想？

F。支撐力

那是一次科研領(lǐng)域的大轉(zhuǎn)向。

彼時(shí)，染料敏化太陽(yáng)能電池的發(fā)展已經(jīng)碰觸天花板，科學(xué)家們嘗試各種方法，依然無(wú)法推動(dòng)轉(zhuǎn)化效率的有效爬坡。

2012年鈣鈦礦太陽(yáng)能電池橫空出世，不只是刺向晶硅世界的一桿長(zhǎng)矛，也給困頓已久的有機(jī)太陽(yáng)電池研究領(lǐng)域帶進(jìn)一束陽(yáng)光，雖然鋒銳刺眼，卻是一個(gè)必須要去的新方向。

現(xiàn)在，下定決心的科學(xué)家們將結(jié)束一段歷史，并親手開(kāi)啟另外一段歷史。

這幾乎是一場(chǎng)無(wú)縫對(duì)接，到2015年，國(guó)內(nèi)外專注于有機(jī)太陽(yáng)能電池研發(fā)的那批科學(xué)家，大都轉(zhuǎn)投鈣鈦礦方向，他們與后來(lái)專攻該領(lǐng)域的科學(xué)家一起，匯聚成一份沉甸甸的名單，給鈣鈦礦領(lǐng)域的研究涂抹上濃重的高科技含量，并成為其不斷發(fā)展最有力的支撐。

這份名單里，除了前文提到的米夏埃爾•格雷策爾、亨利·斯奈斯、宮坂力，很多中國(guó)重量級(jí)科學(xué)家的身影也頻繁閃現(xiàn)其中，中國(guó)科學(xué)院、上海交通大學(xué)、華中科技大學(xué)、南京大學(xué)等科研單位、重點(diǎn)院校也不時(shí)傳出新的研究進(jìn)展。

? 中國(guó)科學(xué)院、上海交通大學(xué)、華中科技大學(xué)、南京大學(xué)等科研單位、高校均在推動(dòng)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的發(fā)展有重要貢獻(xiàn)。

中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所研究員游經(jīng)碧，其研制的有機(jī)疊層太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)化率，曾作為世界紀(jì)錄，列入NREL所發(fā)表的Best Research-Cell Efficiencies圖表。

譚海仁從荷蘭代爾夫特理工大學(xué)讀完博士后回國(guó)，作為南京大學(xué)現(xiàn)代工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院教授，正在致力于鈣鈦礦疊層電池的研究；華中科技大學(xué)中教授韓宏偉創(chuàng)辦萬(wàn)度光能，正在將科研成果向商業(yè)世界轉(zhuǎn)化。

加利佛尼亞大學(xué)洛杉磯分校（UCLA） 教授楊陽(yáng)培養(yǎng)的很多學(xué)生都已回國(guó)創(chuàng)業(yè)，孫于超創(chuàng)辦的曜能科技，去年拿到高瓴資本的投資，因被某網(wǎng)站以高瓴進(jìn)軍采礦業(yè)為題進(jìn)行報(bào)道，還引發(fā)二級(jí)市場(chǎng)爆炒了一輪采礦業(yè)。

他是范斌清華大學(xué)的師弟，和范斌一樣，相信以自己的智慧、技術(shù)和力量可以創(chuàng)造一個(gè)更完善的綠色新世界，而企業(yè)只不過(guò)是達(dá)成這個(gè)目標(biāo)的手段。

隨著鈣鈦礦技術(shù)魅力的顯現(xiàn)，巨頭紛紛跨界布局，2021年鈣鈦礦光伏領(lǐng)域至少吸引了85億元投資，今年5月，范斌也因騰訊數(shù)億元的B輪投資，再度成為鈣鈦礦圈的紅人，自此，他身后實(shí)力強(qiáng)大的股東隊(duì)伍已計(jì)有協(xié)鑫、寧德時(shí)代、凱輝、騰訊……

作為國(guó)內(nèi)最早蹚入鈣鈦礦之河的創(chuàng)業(yè)者，在一個(gè)從無(wú)到有的領(lǐng)域里翻騰，范斌和他的團(tuán)隊(duì)曾經(jīng)捱過(guò)艱難歲月，并面臨多個(gè)復(fù)雜問(wèn)題。

他們?cè)?0 cm × 60 cm組件上摸索6年，才把整個(gè)工藝基本上固定下來(lái)，作為大尺寸鈣鈦礦組件記錄的保持者，騰訊的這一輪融資主要用于協(xié)鑫光電1 m × 2 m大尺寸鈣鈦礦組件100 MW產(chǎn)線的研發(fā)，量產(chǎn)效率目標(biāo)為18%，1到2年內(nèi)逐步達(dá)到20% ~ 22%。

大尺寸鈣鈦礦電池是個(gè)系統(tǒng)工程，需解決大面積鍍膜、大面積激光劃線、封裝等問(wèn)題，也要重新設(shè)計(jì)和制造對(duì)應(yīng)設(shè)備、篩選和開(kāi)發(fā)材料并不斷測(cè)試，這是時(shí)間和路徑上都無(wú)法跳過(guò)的技術(shù)壁壘，離鈣鈦礦的真正爆發(fā)，尚需四至五年的時(shí)間。

盡管設(shè)備、工藝、供應(yīng)鏈?zhǔn)莻€(gè)復(fù)雜工程，但因?yàn)榻咏姘逍袠I(yè)，中國(guó)的鈣鈦礦研究者和創(chuàng)業(yè)者們擁有既有產(chǎn)業(yè)鏈的有力支撐。事實(shí)上，正是因?yàn)楣?yīng)鏈的缺失，瑞士、英國(guó)、美國(guó)的科學(xué)家雖然在實(shí)驗(yàn)室不斷有新的突破，但在產(chǎn)業(yè)化方面，卻已經(jīng)身落中國(guó)之后。

過(guò)去多年間，很多材料和技術(shù)的發(fā)現(xiàn)曾有意無(wú)意地引爆過(guò)流行，但它們中間，幾乎很少見(jiàn)到從根本上顛覆生活乃至認(rèn)知的新方向。

現(xiàn)在，無(wú)論科學(xué)界還是企業(yè)界，一個(gè)基礎(chǔ)判斷正在逐漸形成共識(shí)，當(dāng)真正的技術(shù)迭代要發(fā)生時(shí)，沒(méi)有辦法、也沒(méi)有力量阻止潮水的流向，而鈣鈦礦對(duì)晶硅的替代，即將逐步發(fā)生。?

免責(zé)聲明：市場(chǎng)有風(fēng)險(xiǎn)，選擇需謹(jǐn)慎！此文僅供參考，不作買(mǎi)賣依據(jù)。

關(guān)鍵詞：