導語：對於鈣鈦礦馬拉松的跑者來說，只有持續、高強度的投入，才能保持相對的技術優勢。
鈣鈦礦真的是“在天空中”。
12月14日，協鑫光電發布369mm 555mm鈣鈦礦疊層元件光電轉換效率達到2634%。
11月23日，協鑫光電剛剛生產出“全球首款真正的鈣鈦礦疊層元件”——同型別元件在279mm和370mm區域的效率達到2617%。
在不到乙個月的時間裡，鈣鈦礦疊層元件的面積翻了一番，效率打破了世界紀錄。
與此同時，12月9日，藍箭宇航朱雀2號堯-3運載火箭將載有協鑫鈣鈦礦的部件送入太空，真正“飛上天”。
相繼取得重大進展，備受市場好評的鈣鈦礦無疑離產業化又近了一步。
01 星辰大海的前景
鈣鈦礦是一種常見的晶體結構材料，因分子結構式ABX3與礦物鈦酸鈣catio3相似而得名。
從產品路線來看，鈣鈦礦電池可分為單結電池和串聯電池。 單結鈣鈦礦電池是指只有乙個PN結的鈣鈦礦太陽能電池，串聯電池包括全鈣鈦礦串聯，或鈣鈦礦-晶體矽串聯。
從技術路線來看，鈣鈦礦-晶矽疊層電池最接近產業化，與異質結串聯的匹配度和效率最好。
然而，光伏行業的普遍共識是，全鈣鈦礦疊層電池是鈣鈦礦的終極解決方案。
全鈣鈦礦疊層電池由寬禁帶鈣鈦礦電池作為頂部電池和窄帶隙鈣鈦礦電池作為底部電池組成，兩者都可以調節帶隙，以在最大範圍內有效利用太陽光譜。 全鈣鈦礦疊層電池的最高理論效率可達43%以上，與市場上其他技術路線相差甚遠。
這導致了鈣鈦礦的優點之一，使它們有別於晶體矽等其他技術路線——光電轉換效率的高極限。
市場占有率超過95%的晶體矽電池，離29個越來越近4% 的理論效率上限。 單結鈣鈦礦電池的理論效率為33%，通過調整ABX3中各元素的比例，與其他材料進行雙段和三段堆疊，以獲得所需的理想帶隙，進而分別實現35%和45%的理論轉換效率，遠遠超過晶體矽電池的極限。
由於轉換效率的優勢，許多光伏元件龍頭都在研究鈣鈦礦串聯的發展路線，如隆基綠能（601012）。SH）、天合光能（688599SH）等開發鈣鈦礦晶體矽疊層太陽能電池，晶科能源（688223sh/jks.n）專注於鈣鈦礦TOPCon疊層太陽能電池的布局，Boamax Technology（002514SZ）專注於鈣鈦礦異質結疊層電池技術的研發和產業化轉化。
鈣鈦礦電池除了具有較高的轉換效率理論極限外，其生長速度遙遙領先，發展前景堪稱星海。
2024年，第一塊鈣鈦礦光伏電池誕生，效率僅為38%。到 2019 年，在短短 10 年內，鈣鈦礦電池的實驗室效率已提高到 258%。相比之下，主流晶體矽電池花了近40年的時間才完成同一層次的飛躍。
在轉換效率方面，鈣鈦礦“蹣跚學步”的速度遠高於晶體矽電池。
近年來，鈣鈦礦產業化取得突破，打破紀錄的速度也令人驚嘆。
11月3日，光伏“一哥”隆基綠能宣布，鈣鈦礦晶體矽疊層電池已通過NREL認證，效率達339%，創下新的世界紀錄。
20天後，協鑫光電的鈣鈦礦串聯元件在279mm和370mm面積基礎上的效率達到2617%，被譽為世界上第乙個真正的鈣鈦礦串聯元件。 12月14日，再次實現上述突破。
另一家鈣鈦礦公司吉電太陽能也在11月27日宣布，已通過權威機構測試至12m×0.6m商用鈣鈦礦元件的全面積效率達到182%，對應最大功率13107 瓦，孔徑 （AP） 區域效率高達 1955%。
除了轉換效率外，鈣鈦礦的另一大競爭力是其成本優勢。
晶矽路線的效率正在接近理論極限，技術迭代所能帶來的效率提公升空間逐漸耗盡，只剩下“降低成本”的必由之路。 受益於近期矽片**的下滑，晶矽元件成本也持續下降。
然而，一旦鈣鈦礦實現大規模量產，這種成本降低水平就微不足道了。
鈣鈦礦的成本優勢主要體現在材料成本和製造成本兩個方面。
從材料成本來看，鈣鈦礦是一種人造合成材料，目前主流元素為碳、氫、氮、鉛和碘，不含任何稀缺物質，儲量豐富，大規模製造不受原材料限制，因此成本極低。 同時，鈣鈦礦的厚度很薄，約為03微公尺，與180微公尺的晶體矽電池厚度相比，材料使用量也明顯減少。
從生產製造的角度來看，太陽能級矽材料至少需要達到99純度達到9999%，晶體矽電池在轉換效率僅為一分錢，將進一步提高對矽純度的嚴格要求，大大增加裝置和製造成本。
相比之下，鈣鈦礦材料只需要95%的純度。 同時，鈣鈦礦不需要像矽那樣在數千度的高溫下進行提純，通常在不超過150度的低溫環境中製備，兩者生產的能耗差異很大。 綜合比較，鈣鈦礦光伏電池組件的每瓦能耗僅為晶體矽元件的1 10倍。
鈣鈦礦除了具有轉換效率高、發電成本低兩大核心優勢外，還具有更好的弱光性能，外觀和形狀可以調節，這意味著更多的應用場景。
然而，在鈣鈦礦商業化之前，上述優勢在短時間內將難以實現。 即便如此，鈣鈦礦仍成為今年光伏行業投資的“甜蜜蜜”主題，帶動了一大批玩家“跑進市場”。
02 新玩家“磨合”。
雖然鈣鈦礦聽起來很“高階”，但生產線的投資成本低於晶體矽等其他技術路線，這是吸引眾多企業尤其是新玩家的重要因素。
傳統的晶矽元件分為四個生產階段：多晶矽、矽片、電池和元件，這需要四個不同的工廠進行專業化生產。 即使所有鏈結都是無縫的，整個過程也需要三天以上的時間才能完成。 1GW產能所需總投資接近10億元。
相比之下，鈣鈦礦電池的生產工藝簡單，只需在一家工廠鋪設一條3000公尺長的全自動生產線，45分鐘內即可實現電池組件的完整生產過程，產業鏈明顯縮短。 1GW產能所需投資僅為晶體矽的一半。
在當前光伏元件接近成本線的形勢下，光伏元件廠商為了站在下一代技術迭代的最前沿，正在密切關注更有前途的技術路線，即使鈣鈦礦的商業化仍處於“0-1”的早期階段。
從廣義上講，鈣鈦礦軍備競賽已經演變成陣營之間的“三國殺戮”。
第一陣營是擔心在下一代光伏技術路線競爭中失利的晶體矽電池龍頭，代表企業有協鑫光電、隆基綠能、天合光能、通威股份（600438）。sh）等。
晶矽電池企業在鈣鈦礦領域的擴張方向主要基於鈣鈦礦晶矽兩端串聯。 晶矽電池企業本身已經掌握了成熟的晶矽技術，疊層電池有望使其利用原有的產線和技術積累，延續降本增效的產業優勢。
因此，對於大多數領先的晶體矽電池企業來說，很難放棄鈣鈦礦的布局，畢竟，如果任何廠商率先突破鈣鈦礦產業化問題，對同行的降維打擊可能是毀滅性的。
第二陣營是試圖打破現有光伏格局，單點突圍的新生力量，代表微納光電、吉電太陽能、耀能科技等企業。
大多數初創公司選擇從單結鈣鈦礦開始。 據業內人士介紹，單結鈣鈦礦的工業化製造已經形成了基本的工藝方案，技術難度相對簡單。
也有一些初創公司選擇鈣鈦礦串聯矽和鈣鈦礦串聯鈣鈦礦。 據該公司介紹，該團隊自主研發的小面積鈣鈦礦晶體矽雙電極疊層電池效率已超過32%，大面積穩態效率達到30%44%，從資料來看，是目前全球大面積疊層電池效率最高的。
第三陣營是光伏圈外的跨界玩家群體。 例如，顯示面板龍頭京東方（000725SZ）近日宣布正式進軍光伏鈣鈦礦領域。
鈣鈦礦的熱風也吹到了隔壁的新能源汽車市場。
比亞迪 （002594.）sz/1211.HK）在11月17日的機構調查中表示，公司擁有專業的鈣鈦礦太陽能技術研發團隊，並成立了光伏技術研究院，並將持續加大相關研發投入。長城汽車 （601633.）sh/2333.HK）去年與江蘇省西山經濟技術開發區簽署戰略協議，投資30億元規劃建設全球首條GW級鈣鈦礦光伏元件及BIPV產品生產線，並於今年4月開工。
新能源汽車公司與鈣鈦礦跨境企業之間存在協同效應。 由於鈣鈦礦材料的薄而高柔韌性，它們有很大的潛力應用於汽車玻璃車頂，以增加未來的行駛里程。
03 現在替代晶體矽還為時過早
鈣鈦礦再漂亮，仍處於工業化的早期階段。
鈣鈦礦面臨的技術瓶頸需要多輪技術迭代、延續和傳承，以及不斷的試錯修正，不可能依靠“短期成熟”來實現所有結果。
有兩項關鍵技術需要突破，一是穩定性，二是大面積準備。
穩定性是頭號致命瓶頸，沒有令人滿意的解決方案。
目前，鈣鈦礦電池的最大連續光照時間約為10,000小時，如果平均日照持續時間計算為4小時，則理論壽命僅為6小時8年，遠低於晶體矽電池理論壽命的25-30年。
晶體矽具有“堅如磐石”的分子結構，難以加工且消耗高能量，但也極其穩定和耐用。 另一方面，鈣鈦礦是一種軟離子晶體，其結構在高濕度下容易分解生成溫度低，逆分解所需能量也低，存在不耐高溫、不耐光等缺陷，導致元件效率降低甚至失效，其穩定性遠不如金剛石結構的晶體矽。
也就是說，不耐光、不耐熱、不耐水的鈣鈦礦，現階段仍難以適應光伏元件的熱、日曬、潮濕的正常環境。
目前，鈣鈦礦太陽能電池在連續執行2000小時後，功率衰減約為5%。 根據工業和資訊化部發布的《光伏製造業標準條件》要求，單晶矽元件第一年的衰減不得超過3%，多晶矽元件第一年的衰減不超過25%，此後每年不超過 07%。因此，按照晶體矽電池的標準，鈣鈦礦電池的壽命遠遠不能滿足大規模商用的要求。
另乙個主要技術問題來自大面積準備。
薄膜製造工藝是制約大規模鈣鈦礦電池的主要因素。 在實驗室工藝中，旋塗機大多採用旋塗法製備小面積鈣鈦礦電池，但如果將其放置在大面積工業生產中，高速旋塗機很難進行連續和大面積沉積，無法大規模實施。
此外，電池面積的擴大會降低電池效率，而鈣鈦礦結晶時間短，工藝視窗小。 當生產尺寸擴大時，鈣鈦礦薄膜容易出現氣孔和厚度不均勻，這使得大面積電池製備造成的效率損失更大。 因此，大面積鈣鈦礦的效率遠低於小面積實驗室。
為此，製造商也在尋求薄膜生產新技術和新手段、最佳材料、元件和包裝工藝的多方面探索，以期突破大面積製備的問題。 但是，存在相應的侷限性，標準化方案尚未確定。
目前，晶體矽電池在短期內完全被鈣鈦礦所取代。 現在斷定鈣鈦礦將成為光伏元件的終極路線還為時過早。
04 長期“輸血”才是真正的篇章
鈣鈦礦技術的突破，不斷“刷屏”，給整個行業又打了一針強心劑。
在代際競爭的背景下，晶矽電池仍佔據絕對主導地位，薄膜電池難以接過大旗，挑戰晶矽霸權的期待落在鈣鈦礦身上。
晶體矽電池因其成熟的工藝和貫穿整個生命週期的成本效益優勢而屹立不倒。 鈣鈦礦能否替代晶體矽光伏或從事位錯競爭，不僅關乎理論轉換效率極限或單個元件的成本優勢，還關乎鈣鈦礦生命週期各階段的長遠眼光和綜合成本，需要時間和經驗的積累， 而且不是一蹴而就的。
即使面對如此巨大的發展制約，很多玩家還是迫不及待地押注，無疑看好鈣鈦礦高增長的前景。
現實情況是，鈣鈦礦暫時還是乙個“虧錢的生意”——專注於這一領域的專案無法靠自己造血，只能靠投資者的持續輸血來生存。
鈣鈦礦距離商業化還有很長的路要走。 專家**，鈣鈦礦元件只能在五年內量產。 這意味著鈣鈦礦投資不是一次性事件，而是一場持續的長期代際競爭，需要幾代人的“輸血”才能拉開競爭力差距。
持續燒錢的專案使今天的投資者更願意理性甚至保守。
一位長期關注鈣鈦礦的投資人認為，年初鈣鈦礦專案爆發是因為新能源熱點的餘熱沒有消失，另一方面，當時資金無處可去， 不理性地追求新技術、新理念。如今，一級市場的退出路徑收緊，前期鈣鈦礦專案的估值融資往往在上億甚至上億，後續幾輪很可能會讓投資機構望而卻步。
前期鈣鈦礦專案大多以兆瓦級為主，龍頭光伏企業的現金流仍能覆蓋，而自身造血能力不足的初創企業，必須依靠持續融資才能生存。
為了解決鈣鈦礦材料穩定性和大面積製備的眼前問題，可預見的成本是材料研發和裝置支出的鉅額投資。 在這個階段，鈣鈦礦需要很長時間才能真正計算成本賬戶和裝置賬戶。 與鈣鈦礦產業化所需的資金數額相比，投資額可以說是一毛錢一毛。
考慮到鈣鈦礦技術迭代周期長，投資者短期內“燒壞”的技術優勢猶如曇花一現。 對於鈣鈦礦馬拉松的跑者來說，只有持續高強度的投入才能保持相對的技術優勢，稍有放鬆就會被彎道超越。
類似的例子是“十年磨一劍”的京東方。
京東方在液晶顯示技術上投入十餘年，依靠股東、**、銀行持續輸液，直到第5代才實現液晶屏的自主生產，直到第10代才成為全球液晶顯示領域的領軍企業。
如果將鈣鈦礦視為光伏行業的“價值投資”，投資者不僅要做好長期“持股”的準備，還要承擔長期技術變革帶來的不確定性風險。
在終局明朗之前，博彩玩家應該警惕可能的“舞蹈泡沫”。