本月初，中共山西省委宣传部、山西省人民政府新闻办公室组织召开“推动高质量发展 深化全方位转型”系列主题第十场新闻发布会。

会上，大同市副市长李东升介绍了大同在持续深化能源革命综合改革，强力推动能源结构优化、产业体系更新方面所取得的成绩。会议提到，目前大同正在与宁德时代等企业合作，推动1.52兆瓦钙钛矿示范区落地，这个项目建成后将成为国内最大的钙钛矿商用地面光伏项目。

自润阳被“光伏老大哥”通威收购后，业内一直传闻“万亿宁王”或将收购一道新能，以此为跳板抄底光伏，吹响跨界号角。

然而，9月27日晚间，宁德时代创始人曾毓群罕见公开回应媒体报道，明确表示“暂未考虑收购包括一道新能在内的光伏企业”。至此，猜测喧嚣了一个多月终于平息。

但没有人相信宁德时代会放弃与储能强绑定的光伏市场，事实上也是如此，宁德时代，早已大步切入太阳能电池领域。

万亿宁王的光伏野心

2022年5月5日，宁德时代举办2021年度业绩线上说明会，董事长曾毓群携副总经理、董事会秘书蒋理、财务总监郑舒出席。

彼时，有投资者提问：请问曾董事长公司在钙钛矿光伏电池研究进展，何时能开始量产？

宁德时代董事长曾毓群回答：投资者您好，研究进展非常顺利，正在搭建中试线。

宁德时代进军光伏一事终于得到确认。

2022年10月18日，宁德时代新能源科技股份有限公司公布“钙钛矿太阳能电池及其制备方法、用电设备”专利，标志着宁德时代正式切入太阳能电池领域。

万亿宁王的光伏野心，似乎从不在”拾人牙慧“，而是在一着先手，满盘通吃。

一场事先张扬的豪赌

2019年6月，科技部发布《国家重点研发计划“可再生能源与氢能技术”等重点专项2019年度项目申报指南》，其中在太阳能行业率先提到了开展稳定大面积钙钛矿电池关键技术及成套技术研发。

谁都知道，政策就是风口。

2022年2月，全球首个钙钛矿地面光伏电站在浙江省衢州市开建，装机容量12MW，相当于一个小型水电站，项目总投资达6000万。

彼时，纤纳新能源董事长姚冀众在开工仪式上表示，在衢江区委区政府的关心、指导和帮助下，企业不断创新和引领第三代太阳能光伏技术，目前建有全球首个钙钛矿生产基地，首条100MW规模化产线。相信此次开工的钙钛矿地面光伏电站会成为全球光伏行业的里程碑和新开端。

言出法随。

2022年7月28日，由纤纳光电生产的全球首款钙钛矿商用组件α成功出货 5000片，标志着钙钛矿电池开始进入商业化阶段。

2023年年初，全球首个钙钛矿工商业屋顶电站并网；7月初，全球首个钙钛矿渔光互补电站正式并网运行，也是钙钛矿组件首次在复合光伏领域的商业化新应用。

同年11月29日，位于内蒙古鄂尔多斯市杭锦旗库布其沙漠腹地的蒙西基地库布其200万千瓦光伏治沙项目送电成功，为该项目配套建设的1MW钙钛矿地面光伏电站也成功并网。成为全球首个商业化运行的兆瓦级钙钛矿地面光伏项目，占地40亩，采用了11200片纤纳光电自主研发和制造的钙钛矿α组件。

2024年10月，纤纳再传出捷报，成功出货青海华电西宁青海大学高原兆瓦级钙钛矿1MW屋顶分布式光伏示范项目。这也是我国首个高原地区分布式光伏项目，最大钙钛矿电站之一。

图：纤纳光电股权受益人图谱

钙钛矿终于等来了商业化应用的元年，而在这个领域内，非传统晶硅领域玩家已经跑出了速度。

企查查信息显示，穿透纤纳光电的股权，国有资产监督管理委员会、衢州市人民政府国有资产监督管理委员会、北京市国资委三家机关单位的最终受益股份均在5%~6%之间。

2024年6月3日，衢州市生态环境局发布公告，拟对吉瓦级钙钛矿太阳能电池产业基地项目（一期年产1GW钙钛矿光伏组件）的环境影响报告表作出批准意见。

该项目由衢州纤纳新能源科技有限公司负责，项目总投资17690万元，将征用土地113亩，用于建设主厂房、动力站、废水处理站、化学品仓库等设施，预计一期将形成年产1GW钙钛矿光伏组件的生产能力。项目将引进生产线设备54台套，并配套相关生产辅助设施及厂区道路、绿化、供配电、给排水等公用工程。

足见浙江当地政府对纤纳光电的重视程度。那么衢州能捧出一个“衢州时代”吗？

或者说，钙钛矿的技术壁垒足够支撑起一个企业成长为龙头的体量吗？

复杂就复杂在这里。据了解，钙钛矿电池的生产过程包含了多个功能薄膜的制备及采购，现阶段大面积制备钙钛矿层薄膜的技术主要又由四种不同的方式构成，不同技术路径间各有优势，大规模量产工艺尚处探索之中。

而在技术无法确定之前，如何拉人投资做出成绩？只能赌一把，对了当隆基，错了是汉能。

一条不算公平的起跑线

事实上，除了专攻钙钛矿十余年的纤纳光电以外，光伏行业的老大哥协鑫也早早踏出了钙钛矿探索之路。

去年年底，昆山协鑫光电连续发布三大钙钛矿组件进展。根据协鑫光电11月23日发布信息，其推出的1000毫米x2000毫米钙钛矿单结组件光电转化效率达到18.04%，标志着协鑫光电成功跨过18%的转换效率门槛。

这18%的突破，有望成为钙钛矿组件GW级量产信号，后续量产线的布局可以在此基础上进一步实现工艺确认、尺寸扩大、设备降本、效率突破。

头部证券研究所曾给出预计：钙钛矿电池产业将于2026年正式迈入量产阶段，届时渗透率有望迎来爆发式增长，市场规模将在2030年达到950亿。

而钙钛矿这条“新兴”赛道，其起跑线或许从始至终都算不上公平。

晶硅-钙钛矿叠层电池作为钙钛矿电池技术路线之一，吸引众多光伏企业加码布局。

根据中国电子报报道，晶科能源以N型TOPCon为底电池与钙钛矿实现高效叠层电池，转化效率达到32.33%；通威于2022年建成钙钛矿叠层电池实验室，钙钛矿-硅叠层电池效率达到31.13%；华晟新能源预计其异质结-钙钛矿叠层电池中试线于2025年投入使用，中试线电池片平均效率将达到28%-30%。

在设备和工艺方面，晶硅-钙钛矿叠层电池的制备过程相对复杂，需要精确控制材料的沉积、扩散和形貌等参数，相关设备和工艺技术的发展仍然需要进一步推进，以提高生产效率和制造一致性。与此同时，还需要寻找经济有效的大规模生产方案。而老牌光伏大厂，无疑具备着极高的容错率。

从光伏的发展历史来看，一款太阳电池究竟在商业上有没有前景，不仅仅是光电转换效率或是制备成本，而是要看全生命周期的平准化电能成本（LCOE)。

十五年等不来量产的钙钛矿太阳能电池，面临的问题还不止这些。

一个避无可避的矛盾

“思路不清晰，加点石墨烯；投稿不顺畅，加点钙钛矿。”据说，这句话广泛流传在被毕业论文苦苦支配的材料学研究生之间。

自2009年日本制备出全球第一个具有光电转换效率的钙钛矿太阳能电池器件以来，四年后，钙钛矿电池当即入选《科学》杂志评选出的“十大突破”，被称为最有前景的下一代光伏技术。

直至去年十月份，瑞典皇家科学院揭晓2023年度诺贝尔化学奖，蒙吉·巴文迪（Moungi Bawendi）等三人因其在量子点的发现与合成方面的贡献获得殊荣。

钙钛矿，再次承接了一场来自舆论与关注度的“狂潮”。

根据北京理工大学材料学院教授钟海政的解释，量子点又称半导体纳米晶，是非常有代表性的纳米材料体系，几乎大部分材料都可以用纳米晶技术方法来制备，比如钙钛矿。

是的，此钙钛矿并非是地球科学中专指含镁(钙)的钙钛矿型矿物。在凝聚态物理的范围下，钙钛矿实质上指的是ABX3晶型，既不含钙，也不含钛，更不是一种矿石。不同于晶硅材料只能提纯、结构不能改变，钙钛矿是一种人工设计的材料，材料配方选择灵活，带隙可调。

这也是十几年来钙钛矿材料的热度如此之高的根本原因之一：它的制备原理实在是太简单了。

用行业内话来说：“把两种盐混在一起，搅一搅，旋涂一下再烤干就制成了。”

就钙钛矿太阳能电池而言，这也造就了其优势之一——成本足够低。

图：钙钛矿薄片

2014年，全球钙钛矿太阳能电池领军人物牛津大学Henry Snaith教授做过一个估算，硅晶太阳能电池的成本大约是每度电0.7美元，钙钛矿太阳能电池的成本仅为每度电0.35美元。

一方面是钙钛矿材料本身来源丰富、原材料成本低，且材料配方可调，比例选择空间大。另一方面，生产钙钛矿太阳能电池时，只需要将钙钛矿基液涂在基板待其结晶即可，所有工艺流程都可以在同一个工厂完成，从原料到组件甚至只需要45分钟左右。

而单晶硅电池需要将单质硅提纯到6个9以上，然后融化拉成棒切片，再组装，整个过程需要几家工厂配合生产，最快流程也需要三天，成本难以控制。

据有关测算，两年前钙钛矿太阳能电池MW规模生产线的生产成本就能做到1 元/W，GW规模的生产线甚至可以做到0.6元/W。

图：钙钛矿组件成本构成

更值得光伏行业“为之疯狂”的是钙钛矿对于发电效率的突破。

当下，传统晶硅电池的光电转换效率已接近29.4%的理论极限。而将晶硅电池和钙钛矿电池堆叠所形成的晶硅/钙钛矿叠层电池技术路线，转换效率全球最高纪录已达34.6%（隆基2024年6月14日），理论极限效率更是高达43%。

中国科学院上海光学精密机械研究所薄膜光学实验室主任、研究员邵宇川曾在接受采访时解释：“底下是硅电池，上面是钙钛矿电池，光打下去以后，短波长的光被钙钛矿吸收了，长波长的光被硅吸收了，所以晶硅钙钛矿叠层电池的转换效率非常高。”

而当叠层的对象均为钙钛矿时，其理论转换效率只会更高。有关数据显示，这个数值甚至可以达到50%以上。

如果说，第一代太阳能电池的光电转换材料主要是硅这种间接带隙半导体，第二代太阳能电池的光电转换材料升级成砷化镓、碲化镉、铜铟镓硒等直接带隙半导体，那么第三代太阳能电池的光电转换材料似乎必将包括兼具高效率和低成本制备优势的钙钛矿。

然而，“不可能三角”几乎普遍存在于每一个领域，这个避无可避的矛盾持续叩问着钙钛矿太阳能电池的两大致命弱点——大规模应用下的效率与稳定性。

2011年，钙钛矿太阳能电池研究初期，韩国成均馆大学朴南圭课题组曾通过技术改进将电池转化效率由3.8%提高至6.5%，可惜彼时还在采用液态电解质，导致材料不稳定，几分钟后效率便削减了80%。

十余年过去，小规模钙钛矿组件效率已然发生“质的飞跃”，可一旦应用规模扩大，钙钛矿组件效率就开始直线下滑，甚至不敌硅基组件。这也是横亘在钙钛矿商业化推广面前的最大难题。

从实验室的平方厘米小尺寸到产业化的大尺寸，钙钛矿成膜会出现不可避免的不同程度缺陷，导致致密性不高，导电传输效率降低，这是钙钛矿电池产业化的最大挑战。

究其根本是相较于晶硅组建将多个小面积电池片串并联的模式，钙钛矿组件的大规模制备对技术提出了更高难度的要求。尤其是当前，国产真空镀膜设备在镀膜性能方面仍与国际先进水平存在着一定差距，导致大面积镀膜的过程中，薄膜的均匀性、连续性、结晶质量都是很大的挑战，从而影响钙钛矿组件的效率。

从结构上来说，钙钛矿电池就像三明治，一般由透明导电电极、电子传输层、钙钛矿吸光层、空穴传输层、金属电极五部分组成。

“钙钛矿光吸收层是一种半导体材料，除了要均匀地涂布外，还必须控制结晶质量，减少晶界和缺陷的产生。”暨南大学新能源技术研究院院长麦耀华曾在接受采访时表示，这比原来涂布锂离子电池电极的要求复杂得多。

在此基础上还要加上溶剂萃取、退火结晶等后续工艺，这些工艺需要与涂布紧密配合，对设备、工艺和环境要求也相当高。

麦耀华认为，总体来说，对于钙钛矿的薄膜制备，对结晶工艺过程的控制还是很有挑战性的。同时这也是最主要影响钙钛矿电池在大规模生产中良品率的关键因素，当下具备平方米级以上制备技术的企业还非常少，还需要更多这方面的研究。

此外，钙钛矿的稳定性几乎也是一个“送命题”。

一方面是材料本身的稳定性。由于钙钛矿材料是离子键结构，与晶硅材料的共价键相比，钙钛矿材料更易发生分解与离子迁移，带来材料的不稳定性。

另一方面是环境稳定性。目前高性能钙钛矿太阳能电池在制备过程中往往需要依赖添加剂氯化甲铵，但添加剂在高温条件下极易分解，显著降低电池在高温工况下的运行稳定性，成为制约高性能钙钛矿光伏商业化进程的主要障碍。同时，钙钛矿电池对于环境中的水、氧等外界因素敏感，也会影响其稳定性。

据了解，晶硅/钙钛矿叠层电池中，钙钛矿电池发挥的效率约为总效率的2/3，晶硅电池只有约1/3。但如果10年或15年以后钙钛矿电池效率突然掉得很厉害，可能不如直接使用单晶硅电池。

业内人士透露，因为自然降解快，部分钙钛矿组建的寿命连晶硅组件的1/20都不到。换句话说，钙钛矿电池最大的缺点就是寿命尚未得到有效验证。

图源：新华社

好消息是这方面的探索从未止步。本月初，南开大学袁明鉴教授团队与国际团队合作，成功制备出兼具高效率与高工况稳定性的钙钛矿太阳能电池器件。该成果在国际学术期刊《自然》在线发表。新华社对此进行了报道宣传。

袁明鉴教授团队发展了一种全新的原位结晶动力学调控策略，最终实现了高质量无氯化甲铵FACsPbI3钙钛矿薄膜可控制备。利用该策略制备的钙钛矿太阳能电池器件，展现出世界一流的能量转换效率与高温工况稳定性。

对于钙钛矿而言，更不利于其商业化宣传的是，为了保障性能它需要含铅，铅的毒性正是实现卤化钙钛矿吸收剂的主要瓶颈。作为一种强有力的人类和环境毒素，铅即使在极低的暴露条件下也会导致严重的健康问题，包括神经损伤、肾功能衰竭和大脑发育受损。

如果钙钛矿太阳能电池在极端天气条件下或受损，卤化物钙钛矿中的可溶性铅很可能暴露，从而引发铅浸出。不仅对人类健康产生危害，还会造成环境污染。

因此近年来，工程无铅卤化物钙钛矿已成为克服这些障碍的研究前沿。尽管目前无铅钙钛矿太阳能电池的功率转换效率和稳定性仍远低于卤化铅钙钛矿光伏电池，但一线学者与从业者们仍在积极探索使用其他金属（如锡、锗等）替代铅的可能性。

如今，云集硅料大户、组件厂商、锂电池制造商、新能源汽车车企的钙钛矿领域，家家都在实验室卖力研发，家家都在试点项目上喜提突破，家家却也都在何时量产的问题上讳莫如深，明年复明年。

尽管钙钛矿是新兴光伏技术的领导者，尽管今年钙钛矿的商业化应用终于走出襁褓迈开步伐，但留给钙钛矿的时间，也并不多了……