動力電池，儲能之后，新能源行業(yè)下一個新寵是什么？我們得到的答案是鈣鈦礦。
這里的“鈣鈦礦”是指鈣鈦礦型太陽能電池，是利用全固態(tài)鈣鈦礦型的有機(jī)金屬鹵化物半導(dǎo)體作為吸光材料的太陽能電池，屬于第三代太陽能電池，也稱作新概念太陽能電池。



為什么這么說呢？



資本熱潮一浪高過一浪



鈣鈦礦由三種不同的組分組成，我們通常把它定義成ABX3，其中B-X會組成一個正八面體結(jié)構(gòu)。正八面體結(jié)構(gòu)在通過“尖”共享（corner-sharing）形成一個三維的“離子型”晶體，原子之間相互作用力比較弱。B-X鍵及其組成的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)決定了鈣鈦礦半導(dǎo)體材料的絕大多數(shù)性質(zhì)。而A組分則嵌入到正八面體之間的空隙之中，通過更弱的氫鍵和靜電吸引與B-X組成的八面體結(jié)構(gòu)相互作用，但是對光電性質(zhì)貢獻(xiàn)相對較小。



鈣鈦礦這種材料的性質(zhì)有點(diǎn)像我們常用的食鹽——氯化鈉，氯化鈉是一種晶體，靠離子鍵組合在一起，用水可以輕松地把他們之間的化學(xué)鍵破壞掉，就溶解了，當(dāng)水干了，它就又析出來了。鈣鈦礦也類似，由于其化學(xué)鍵比較弱，所以我們可以通過溶液法來制備鈣鈦礦太陽能電池，這是跟硅非常不同的地方。這種可以通過溶液法加工制備的特點(diǎn)，給鈣鈦礦太陽能電池帶來了工藝成本低的先天優(yōu)勢。鈣鈦礦晶格結(jié)構(gòu)弱的特點(diǎn)也使鈣鈦礦內(nèi)部容易形成缺陷態(tài)，同時造成了鈣鈦礦不穩(wěn)定。



不過研究發(fā)現(xiàn)，鈣鈦礦對缺陷態(tài)具有非常好的包容性，這是一種非常重要的性質(zhì)。人們發(fā)現(xiàn)，雖然鈣鈦礦中很容易出現(xiàn)缺陷，比如由于B-X鍵能較低，很容易在室溫激發(fā)下破壞，形成點(diǎn)缺陷等。有趣的是，在鈣鈦礦里面，這些缺陷態(tài)在能級上都是非常“淺”的缺陷態(tài)（陷阱能級靠近價帶或者導(dǎo)帶），并不會對電荷傳輸和電荷復(fù)合過程造成太大影響。







從去年至今，一股席卷鈣鈦礦的資本熱潮正在一浪高過一浪。據(jù)不完全統(tǒng)計，從2021年到2022年鈣鈦礦領(lǐng)域投資額已近百億。



遠(yuǎn)的不說，今年8月26日，兩筆鈣鈦礦領(lǐng)域的融資同時發(fā)布，分別是光晶能源獲得數(shù)千萬的天使輪融資和仁爍光能獲得了數(shù)億元的Pre-A輪融資。再看他們背后的資方，更是聚齊了創(chuàng)新工場、中科創(chuàng)星、險峰長青、云啟資本等一眾明星機(jī)構(gòu)。



更早之前，騰訊、高瓴創(chuàng)投、凱輝、源碼資本、耀途資本、正軒投資、英諾天使基金等都有出手。



此外啟迪之星創(chuàng)投周林（化名）告訴我：“現(xiàn)在市面上已經(jīng)有大概二十個項(xiàng)目，而在2018年這個數(shù)字是不超過五個。在估值方面，今年團(tuán)隊一般的項(xiàng)目都會報到兩三億。團(tuán)隊不錯的，天使輪都要報到五億左右。



在二級市場，鈣鈦礦帶來的追捧勢頭更加瘋狂。



一位從業(yè)者談到：“寧德時代在一次發(fā)布會上提及了自己在鈣鈦礦中試線的進(jìn)度。緊接著，二級市場上凡是跟鈣鈦礦相關(guān)的概念股都迎來了暴漲，其中一家設(shè)備商，股價更是連續(xù)八到十個漲停。”



10月18日，寧德時代又公布了其在“鈣鈦礦太陽能電池及其制備方法、用電設(shè)備”上的專利，鈣鈦礦板塊又被推到臺前。



今年鈣鈦礦真的火了。周林說，她在咖啡廳等創(chuàng)始人的間隙，就聽到有人在談?wù)撯}鈦礦，而在四年前投資相關(guān)項(xiàng)目時，沒有想到這個技術(shù)在生活中出現(xiàn)的頻率會這么高。



當(dāng)然，這只是市場熱度的冰山一角。



時間點(diǎn)到了



時間倒回到2021年8月，高瓴氣候變化團(tuán)隊投資了鈣鈦礦研發(fā)廠商曜能科技，這也被看做是一級市場開始關(guān)注鈣鈦礦的一個重要風(fēng)向標(biāo)，此后一眾追隨者開始講目光轉(zhuǎn)向了鈣鈦礦領(lǐng)域。



那在高瓴投資之前呢？



首先，資本市場對鈣鈦礦的缺乏興致的。



周林，國內(nèi)最早一批關(guān)注到鈣鈦礦的投資人之一，她的回憶是這樣的：“2018、2019年，我們投完時候也跟很多頭部機(jī)構(gòu)推了項(xiàng)目，但他們基本上都擺擺手拒絕了，對新能源領(lǐng)域并不感冒。”



與高瓴選擇相同，周林在鈣鈦礦領(lǐng)域布局的第一個也是唯一一個項(xiàng)目也是曜能科技，據(jù)悉這家公司的創(chuàng)始人孫于超畢業(yè)于清華化工系，同時他也是協(xié)鑫光電董事長范斌的師弟。



其次，在2013年，美國《科學(xué)》（Science）雜志將鈣鈦礦評為年度十大科學(xué)突破之一，并為它打上“新一代太陽能電池材料”的標(biāo)簽。之后，鈣鈦礦更是成為了頂刊的寵兒，學(xué)術(shù)界的新星。



中科創(chuàng)星創(chuàng)始合伙人米磊是在2018年開始關(guān)注鈣鈦礦的，他談到：“我最早關(guān)注到鈣鈦礦，是因?yàn)榭吹絿鴥?nèi)外很多科學(xué)家在不斷刷新鈣鈦礦的發(fā)電效率記錄，我當(dāng)時就想，怎么這個跟撐桿跳一樣呢，不斷有新的世界記錄出來，也感覺到這個行業(yè)跟我們之前認(rèn)識的很多方向不一樣。”



這一冷一熱的對比，也說明鈣鈦礦還處于非常早期，更多地停留在實(shí)驗(yàn)室階段。我一個在光伏行業(yè)工作的同學(xué)也提及，在2017年他讀研時，鈣鈦礦已經(jīng)非常火了。



其實(shí)，在2018年，米磊也是有看了一輪市場項(xiàng)目的，但是礙于當(dāng)時鈣鈦礦的技術(shù)成熟度和產(chǎn)業(yè)化能力，他并沒有出手。



周林也談到，早年間，雖然學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界對鈣鈦礦給光伏產(chǎn)業(yè)帶來的顛覆性效應(yīng)是有一定共識的。但是由于新能源當(dāng)時并未受到投資人的關(guān)注，投資機(jī)構(gòu)布局較少。



但今年，米磊覺得布局的時間點(diǎn)到了。







于是他和他的團(tuán)隊把市面上的鈣鈦礦項(xiàng)目都看了一遍，最終在七八家中，選擇了仁爍光能進(jìn)行投資。



而中科創(chuàng)星選擇在這個時間點(diǎn)出手鈣鈦礦項(xiàng)目，是因?yàn)榭吹搅斯夥髁骷夹g(shù)晶硅的天花板：硅基成本和能耗的不斷上升，其效率也將很快達(dá)到極限。這個時候鈣鈦礦的價值就變大了。如果晶硅還在高速增長的過程中，那么相對而言，鈣鈦礦的重要性，就沒有那么大。



除了技術(shù)迭代方面，在政策端，國家也將碳中和提到了很高的戰(zhàn)略位置。



今年8月18日，科技部等九部門印發(fā)《科技支撐碳達(dá)峰碳中和實(shí)施方案(2022―2030年)》，提出研發(fā)高效硅基光伏電池、高效穩(wěn)定鈣鈦礦電池等技術(shù)，再次將鈣鈦礦這一新技術(shù)推至聚光燈下。



在去年《“十四五”能源領(lǐng)域科技創(chuàng)新規(guī)劃》里也已經(jīng)有了“發(fā)展鈣鈦礦等先進(jìn)光伏技術(shù)”這類的表述。



而國家層面對碳中和這樣的重視和規(guī)劃，也將這個市場的空間打開了幾十倍。



最后也是最重要的一點(diǎn)，則是產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程的推進(jìn)。



在仁爍光能聯(lián)合創(chuàng)始人兼CEO沈承勇看來，當(dāng)前鈣鈦礦的產(chǎn)業(yè)化已經(jīng)走到了一個拐點(diǎn)。從學(xué)術(shù)界來講，經(jīng)過不斷地研發(fā)，很多科學(xué)問題基本上已經(jīng)解決了，那接下來就是工程化的問題，也就是如何把產(chǎn)品尺寸放大，把產(chǎn)線放大。



而實(shí)現(xiàn)從實(shí)驗(yàn)室到產(chǎn)業(yè)的突破需要大量的資本和產(chǎn)業(yè)方。



一場強(qiáng)者恒強(qiáng)的游戲



翻看了市面上絕大多數(shù)鈣鈦礦項(xiàng)目的相關(guān)信息，我發(fā)現(xiàn)他們有以下個共同特點(diǎn)：



其一，創(chuàng)始團(tuán)隊科研學(xué)術(shù)背景強(qiáng)大，似乎沒有幾篇文章發(fā)在頂刊上，都夠不到創(chuàng)業(yè)的門檻。



比如，協(xié)鑫光電董事長范斌，他博士期間師從米夏埃爾?格雷策爾，而米夏埃爾?格雷策爾是鈣鈦礦電池行業(yè)的早期奠基人，他參與的項(xiàng)目將鈣鈦礦太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率從3.8%一下提升至了10%。



再比如剛剛刷新世界記錄的仁爍光能創(chuàng)始人譚海仁，他畢業(yè)于荷蘭代爾夫特理工大學(xué)，讀完博士后回國擔(dān)任南京大學(xué)現(xiàn)代工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院教授。據(jù)悉，迄今為止，譚海仁在Science、Nature、Nature Energy、Nature Communications等國際頂級刊物發(fā)表了80余篇論文。



同樣，萬度光能的創(chuàng)始人韓宏偉，在創(chuàng)業(yè)前也曾擔(dān)任華中科技大學(xué)中教授。



也正是如此，很多投資人甚至紛紛去高校勸說教授們下場創(chuàng)業(yè)。譚海仁談到：“2021年左右，當(dāng)時我還在學(xué)校里做鈣鈦礦的相關(guān)研究，但前后有數(shù)十家投資人找到我，想讓我出來創(chuàng)業(yè)。當(dāng)時的一個契機(jī)是，2020年底，我們第一次在實(shí)驗(yàn)室證實(shí)了全鈣鈦礦疊層電池效率能夠達(dá)到26%以上，而那時晶硅的效率才只到26%左右。現(xiàn)在的認(rèn)證效率已達(dá)28%以上，遠(yuǎn)超過晶硅電池實(shí)現(xiàn)的最高效率”。



其二，項(xiàng)目階段多處在B輪前。



在上文我們提到，在2021年以前，國內(nèi)鈣鈦礦項(xiàng)目少，關(guān)注度低。自從高瓴出手后，整個市場才有了絕對的熱度和爆發(fā)，很多公司也是從那之后開始創(chuàng)業(yè)的。



如果非要給當(dāng)前的鈣鈦礦找一個對標(biāo)點(diǎn)，米磊給出的答案是：大概像2017年的商業(yè)航天，2013年的人工智能。



所以市面上的很多項(xiàng)目才成立一兩年，就算有成立時間久的，由于沒有量產(chǎn)，融資頻率也并不高。



一個比較例外的是纖納光電，在上個月，纖納光電宣布完成D輪融資，本輪融資由招銀國際和杭開集團(tuán)領(lǐng)投，共有十家機(jī)構(gòu)參與。該公司自成立以來，已獲得三峽集團(tuán)、京能集團(tuán)、招銀國際、杭開集團(tuán)、浙能集團(tuán)、衢州金控、昆侖資本、海邦投資等多家資本的戰(zhàn)略投資。



公開資料顯示，該公司成立于2015年，創(chuàng)始人姚冀眾本科畢業(yè)于浙江大學(xué)光電系，同時該公司也走在鈣鈦礦量產(chǎn)的前沿，在今年7月完成了全球首款鈣鈦礦商用組件α的成功交付。



第三，估值高，只是頭部玩家的游戲。



在查閱資料時，我發(fā)現(xiàn)國內(nèi)外從事鈣鈦礦科研的人并不在少數(shù)，然而到市場上，項(xiàng)目卻寥寥。



對此，米磊解釋稱：“雖然當(dāng)前從事鈣鈦礦方向的研發(fā)團(tuán)隊或項(xiàng)目不少，但最終還是要考慮降本增效的問題，即在保證轉(zhuǎn)換效率的情況下實(shí)現(xiàn)規(guī)模化量產(chǎn)。而從現(xiàn)狀來看，能做到這一點(diǎn)的國內(nèi)標(biāo)的仍然稀缺。正是因?yàn)轭I(lǐng)域內(nèi)的專業(yè)人士都明白這件事情的難度，所以真正從實(shí)驗(yàn)室里走出來創(chuàng)業(yè)的人還是不多的。”



項(xiàng)目的稀缺，也讓鈣鈦礦基本上就變成了頭部機(jī)構(gòu)才能投得進(jìn)，投得起的領(lǐng)域。“我聽說很多公司其實(shí)目前已經(jīng)架到了四五十億的估值，但實(shí)際上可能再往下融可能也會比較難。”一位正在看鈣鈦礦的投資談到。



據(jù)知情人士透露，其他二線機(jī)構(gòu)也會來打聽明星項(xiàng)目的融資和估值，但基本上一聽價格就放棄了。



另一個讓鈣鈦礦項(xiàng)目價格貴，估值高的原因還在于，鈣鈦礦是一個重資產(chǎn)項(xiàng)目，創(chuàng)業(yè)公司必須自建工廠進(jìn)行生產(chǎn)，而建一條研發(fā)線或者中試線就要投入好幾億。要是建量產(chǎn)線則要投資十幾億。



值得一提的是，光伏領(lǐng)域是一個不存在腰部企業(yè)的賽道。也就是說，這個行業(yè)淘汰率特別高，風(fēng)險也非常大，除了頭部，剩余都要被淘汰，當(dāng)然，這樣一來，早期的投資回報率也會很高。



新鈣鈦礦電池耐久性有突破



據(jù)報道，日本國家材料科學(xué)研究所開發(fā)了一種耐用的鈣鈦礦型太陽能電池，面積僅為1平方厘米，能夠在陽光下以超過20%的光電轉(zhuǎn)換效率（即發(fā)電效率）連續(xù)發(fā)電1000多個小時。由于這種太陽能電池可以在大約100℃的溫度下在塑料材料表面制造，因此這項(xiàng)技術(shù)將能用于開發(fā)輕型、多功能的太陽能電池。



鈣鈦礦型太陽能電池被認(rèn)為是下一代太陽能電池，具有廣闊的應(yīng)用前景，因?yàn)樗鼈儽葌鹘y(tǒng)太陽能電池更容易生產(chǎn)，且成本更低。然而，鈣鈦礦型太陽能電池也有缺點(diǎn)：當(dāng)它們與水分子反應(yīng)時很容易降解。事實(shí)證明，它們很難實(shí)現(xiàn)既耐用又高效。



該研究團(tuán)隊在電子傳輸層和鈣鈦礦層之間的界面中添加了含有疏水氟原子（5F-phz）的肼衍生物。這種界面成功地阻止了穿透電子傳輸層的水分子與鈣鈦礦層接觸，從而提高了太陽能電池的耐久性。



今年以來，鈣鈦礦電池發(fā)展較為迅速。國內(nèi)團(tuán)隊在鈣鈦礦疊層電池研發(fā)進(jìn)度較快，目前南京大學(xué)譚海仁團(tuán)隊鈣鈦礦/鈣鈦礦疊層太陽能電池最高認(rèn)證效率達(dá)到28%（0.049cm2）。



考慮鈣鈦礦電池組件在 BIPV 領(lǐng)域的滲透提升，2022-2025 年鈣鈦礦電池 BIPV 領(lǐng)域潛在裝機(jī)需求預(yù)計76.2GW。目前鈣鈦礦電池在建及規(guī)劃產(chǎn)能約 29GW，隨著鈣鈦礦電池技術(shù)發(fā)展日益成熟，十四五期間在建及規(guī)劃產(chǎn)能有望到達(dá)50-75GW，按單 GW 設(shè)備投資3.5億元計算，對應(yīng)設(shè)備總投資175億元至263億元。



等一個確定的未來



在業(yè)內(nèi)，鈣鈦礦已經(jīng)站在了未來的技術(shù)趨勢當(dāng)中，很多人也認(rèn)定其成為下一個光伏產(chǎn)業(yè)。



一方面，從理論極限來看，鈣鈦電池單層電池理論效率極值可達(dá)31%，晶硅/鈣鈦礦雙節(jié)疊層轉(zhuǎn)換效率可達(dá)35%，而三節(jié)層電池理論極限可能升值至45%以上。而如果摻雜新型材料，鈣鈦礦電池的轉(zhuǎn)換效率最高能達(dá)到驚人的50%，是目前晶硅電池的2倍左右。



與此同時，不同于晶硅路線要經(jīng)歷硅料、硅片、電池片、組件四個環(huán)節(jié)方可制備晶硅組件，鈣鈦礦組件制備僅需單一工廠，且生產(chǎn)過程耗時較晶硅大幅縮短，能耗也大為降低，鈣鈦礦材料成本占比極低。







另一方面，晶硅作為主流光伏技術(shù)，市場份額超95%，盡管發(fā)電成本也在持續(xù)緩慢下降，但其效率已越來越接近極限，留給晶硅降本增效的空間已經(jīng)很小。



然而，鈣鈦礦取代硅的道路并非坦途。



在效率高，成本低的同時，鈣鈦礦電池還存在壽命短、封裝難、產(chǎn)能落地后良率爬坡等問題。一位做光伏研發(fā)的從業(yè)者認(rèn)為：鈣鈦礦很怕水和氧氣，雖然技術(shù)在進(jìn)步，但封裝仍是一個難點(diǎn)。



需要指出的是，在現(xiàn)階段布局的廠商也出現(xiàn)了技術(shù)分野。



一部分創(chuàng)業(yè)者選擇了做單結(jié)鈣鈦礦，這個技術(shù)難度相對簡單，另一部分選擇了做鈣鈦礦疊晶硅，這也是現(xiàn)在傳統(tǒng)光伏廠商選擇的主流路線，像是晶科、隆基，創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目中曜能科技也做這個技術(shù)，還有一部分選擇做鈣鈦礦疊鈣鈦礦，比如仁爍光能。



目前，疊層結(jié)構(gòu)被認(rèn)為是鈣鈦礦電池進(jìn)入光伏市場的有效途徑之一，但無論哪種路線，做到真正大規(guī)模量產(chǎn)至少要五到十年。



雖然現(xiàn)在風(fēng)口起來了，但技術(shù)的更迭還是要遵循產(chǎn)業(yè)發(fā)展的客觀規(guī)律，鈣鈦礦疊層量產(chǎn)化還是需要時間一點(diǎn)點(diǎn)去打磨。



另一位行業(yè)觀察人士告訴投中網(wǎng)：“我覺得鈣鈦礦沒有大家想象得那么快。現(xiàn)在鈣鈦礦還在推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化階段，離真正的要算成本賬、設(shè)備賬的階段還需要很長時間。”



再反觀資本層，有人認(rèn)為，資本之所以開始關(guān)注鈣鈦礦，是因?yàn)榇蠹椰F(xiàn)在沒有投資主題，所以只能在新能源里卷來卷去。



資本的助推也讓這個冷門的行業(yè)開始有了泡沫。“新能源行業(yè)的資金量太大了，把很多標(biāo)的的一些發(fā)展預(yù)期與估值預(yù)期弄得不太匹配了，甚至有點(diǎn)透支。”



這樣的熱度以至于讓一些之前不是光伏或者晶硅行業(yè)的小公司開始大肆挖鈣鈦礦的人，而且給出的薪資水平也明顯高。



還有一個細(xì)節(jié)是，去年很多投資人還都不知道單結(jié)和疊層的差別，而今年出奇一致地都要看疊層公司；以前大多數(shù)項(xiàng)目都是做單結(jié)，四五年前疊層的路線國內(nèi)只有一家做，今年很多家也都宣稱或者嘗試轉(zhuǎn)型做疊層。



另外，現(xiàn)在這一代投光伏的人，大部分是從互聯(lián)網(wǎng)，企服，消費(fèi)或者半導(dǎo)體行業(yè)轉(zhuǎn)過來的，他們可能只看到了熱度，沒有看到本質(zhì)，亦或者是沒有相關(guān)的Sense。



有創(chuàng)業(yè)者透露稱，很多投資人做完盡調(diào)后，第一時間關(guān)心的是能拿到多少份額，其次才是產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程。



縱使鈣鈦礦如今離商用還有些距離，縱使一些保守者對它還充滿質(zhì)疑，但在交流過程中，我能感受到受訪者一致的信念，即對鈣鈦礦屬于未來的篤定。



文章來源： 投中網(wǎng)，數(shù)據(jù)寶，經(jīng)緯創(chuàng)投