资本热潮一浪高过一浪，钙钛矿电池会成为下一个光伏产业？!

动力电池，储能之后，新能源行业下一个新宠是什么？我们得到的答案是钙钛矿。
这里的“钙钛矿”是指钙钛矿型太阳能电池，是利用全固态钙钛矿型的有机金属卤化物半导体作为吸光材料的太阳能电池，属于第三代太阳能电池，也称作新概念太阳能电池。



为什么这么说呢？



资本热潮一浪高过一浪



钙钛矿由三种不同的组分组成，我们通常把它定义成ABX3，其中B-X会组成一个正八面体结构。正八面体结构在通过“尖”共享（corner-sharing）形成一个三维的“离子型”晶体，原子之间相互作用力比较弱。B-X键及其组成的钙钛矿结构决定了钙钛矿半导体材料的绝大多数性质。而A组分则嵌入到正八面体之间的空隙之中，通过更弱的氢键和静电吸引与B-X组成的八面体结构相互作用，但是对光电性质贡献相对较小。



钙钛矿这种材料的性质有点像我们常用的食盐——氯化钠，氯化钠是一种晶体，靠离子键组合在一起，用水可以轻松地把他们之间的化学键破坏掉，就溶解了，当水干了，它就又析出来了。钙钛矿也类似，由于其化学键比较弱，所以我们可以通过溶液法来制备钙钛矿太阳能电池，这是跟硅非常不同的地方。这种可以通过溶液法加工制备的特点，给钙钛矿太阳能电池带来了工艺成本低的先天优势。钙钛矿晶格结构弱的特点也使钙钛矿内部容易形成缺陷态，同时造成了钙钛矿不稳定。



不过研究发现，钙钛矿对缺陷态具有非常好的包容性，这是一种非常重要的性质。人们发现，虽然钙钛矿中很容易出现缺陷，比如由于B-X键能较低，很容易在室温激发下破坏，形成点缺陷等。有趣的是，在钙钛矿里面，这些缺陷态在能级上都是非常“浅”的缺陷态（陷阱能级靠近价带或者导带），并不会对电荷传输和电荷复合过程造成太大影响。







从去年至今，一股席卷钙钛矿的资本热潮正在一浪高过一浪。据不完全统计，从2021年到2022年钙钛矿领域投资额已近百亿。



远的不说，今年8月26日，两笔钙钛矿领域的融资同时发布，分别是光晶能源获得数千万的天使轮融资和仁烁光能获得了数亿元的Pre-A轮融资。再看他们背后的资方，更是聚齐了创新工场、中科创星、险峰长青、云启资本等一众明星机构。



更早之前，腾讯、高瓴创投、凯辉、源码资本、耀途资本、正轩投资、英诺天使基金等都有出手。



此外启迪之星创投周林（化名）告诉我：“现在市面上已经有大概二十个项目，而在2018年这个数字是不超过五个。在估值方面，今年团队一般的项目都会报到两三亿。团队不错的，天使轮都要报到五亿左右。



在二级市场，钙钛矿带来的追捧势头更加疯狂。



一位从业者谈到：“宁德时代在一次发布会上提及了自己在钙钛矿中试线的进度。紧接着，二级市场上凡是跟钙钛矿相关的概念股都迎来了暴涨，其中一家设备商，股价更是连续八到十个涨停。”



10月18日，宁德时代又公布了其在“钙钛矿太阳能电池及其制备方法、用电设备”上的专利，钙钛矿板块又被推到台前。



今年钙钛矿真的火了。周林说，她在咖啡厅等创始人的间隙，就听到有人在谈论钙钛矿，而在四年前投资相关项目时，没有想到这个技术在生活中出现的频率会这么高。



当然，这只是市场热度的冰山一角。



时间点到了



时间倒回到2021年8月，高瓴气候变化团队投资了钙钛矿研发厂商曜能科技，这也被看做是一级市场开始关注钙钛矿的一个重要风向标，此后一众追随者开始讲目光转向了钙钛矿领域。



那在高瓴投资之前呢？



首先，资本市场对钙钛矿的缺乏兴致的。



周林，国内最早一批关注到钙钛矿的投资人之一，她的回忆是这样的：“2018、2019年，我们投完时候也跟很多头部机构推了项目，但他们基本上都摆摆手拒绝了，对新能源领域并不感冒。”



与高瓴选择相同，周林在钙钛矿领域布局的第一个也是唯一一个项目也是曜能科技，据悉这家公司的创始人孙于超毕业于清华化工系，同时他也是协鑫光电董事长范斌的师弟。



其次，在2013年，美国《科学》（Science）杂志将钙钛矿评为年度十大科学突破之一，并为它打上“新一代太阳能电池材料”的标签。之后，钙钛矿更是成为了顶刊的宠儿，学术界的新星。



中科创星创始合伙人米磊是在2018年开始关注钙钛矿的，他谈到：“我最早关注到钙钛矿，是因为看到国内外很多科学家在不断刷新钙钛矿的发电效率记录，我当时就想，怎么这个跟撑杆跳一样呢，不断有新的世界记录出来，也感觉到这个行业跟我们之前认识的很多方向不一样。”



这一冷一热的对比，也说明钙钛矿还处于非常早期，更多地停留在实验室阶段。我一个在光伏行业工作的同学也提及，在2017年他读研时，钙钛矿已经非常火了。



其实，在2018年，米磊也是有看了一轮市场项目的，但是碍于当时钙钛矿的技术成熟度和产业化能力，他并没有出手。



周林也谈到，早年间，虽然学术界和产业界对钙钛矿给光伏产业带来的颠覆性效应是有一定共识的。但是由于新能源当时并未受到投资人的关注，投资机构布局较少。



但今年，米磊觉得布局的时间点到了。







于是他和他的团队把市面上的钙钛矿项目都看了一遍，最终在七八家中，选择了仁烁光能进行投资。



而中科创星选择在这个时间点出手钙钛矿项目，是因为看到了光伏主流技术晶硅的天花板：硅基成本和能耗的不断上升，其效率也将很快达到极限。这个时候钙钛矿的价值就变大了。如果晶硅还在高速增长的过程中，那么相对而言，钙钛矿的重要性，就没有那么大。



除了技术迭代方面，在政策端，国家也将碳中和提到了很高的战略位置。



今年8月18日，科技部等九部门印发《科技支撑碳达峰碳中和实施方案(2022―2030年)》，提出研发高效硅基光伏电池、高效稳定钙钛矿电池等技术，再次将钙钛矿这一新技术推至聚光灯下。



在去年《“十四五”能源领域科技创新规划》里也已经有了“发展钙钛矿等先进光伏技术”这类的表述。



而国家层面对碳中和这样的重视和规划，也将这个市场的空间打开了几十倍。



最后也是最重要的一点，则是产业化进程的推进。



在仁烁光能联合创始人兼CEO沈承勇看来，当前钙钛矿的产业化已经走到了一个拐点。从学术界来讲，经过不断地研发，很多科学问题基本上已经解决了，那接下来就是工程化的问题，也就是如何把产品尺寸放大，把产线放大。



而实现从实验室到产业的突破需要大量的资本和产业方。



一场强者恒强的游戏



翻看了市面上绝大多数钙钛矿项目的相关信息，我发现他们有以下个共同特点：



其一，创始团队科研学术背景强大，似乎没有几篇文章发在顶刊上，都够不到创业的门槛。



比如，协鑫光电董事长范斌，他博士期间师从米夏埃尔•格雷策尔，而米夏埃尔•格雷策尔是钙钛矿电池行业的早期奠基人，他参与的项目将钙钛矿太阳能电池的转换效率从3.8%一下提升至了10%。



再比如刚刚刷新世界记录的仁烁光能创始人谭海仁，他毕业于荷兰代尔夫特理工大学，读完博士后回国担任南京大学现代工程与应用科学学院教授。据悉，迄今为止，谭海仁在Science、Nature、Nature Energy、Nature Communications等国际顶级刊物发表了80余篇论文。



同样，万度光能的创始人韩宏伟，在创业前也曾担任华中科技大学中教授。



也正是如此，很多投资人甚至纷纷去高校劝说教授们下场创业。谭海仁谈到：“2021年左右，当时我还在学校里做钙钛矿的相关研究，但前后有数十家投资人找到我，想让我出来创业。当时的一个契机是，2020年底，我们第一次在实验室证实了全钙钛矿叠层电池效率能够达到26%以上，而那时晶硅的效率才只到26%左右。现在的认证效率已达28%以上，远超过晶硅电池实现的最高效率”。



其二，项目阶段多处在B轮前。



在上文我们提到，在2021年以前，国内钙钛矿项目少，关注度低。自从高瓴出手后，整个市场才有了绝对的热度和爆发，很多公司也是从那之后开始创业的。



如果非要给当前的钙钛矿找一个对标点，米磊给出的答案是：大概像2017年的商业航天，2013年的人工智能。



所以市面上的很多项目才成立一两年，就算有成立时间久的，由于没有量产，融资频率也并不高。



一个比较例外的是纤纳光电，在上个月，纤纳光电宣布完成D轮融资，本轮融资由招银国际和杭开集团领投，共有十家机构参与。该公司自成立以来，已获得三峡集团、京能集团、招银国际、杭开集团、浙能集团、衢州金控、昆仑资本、海邦投资等多家资本的战略投资。



公开资料显示，该公司成立于2015年，创始人姚冀众本科毕业于浙江大学光电系，同时该公司也走在钙钛矿量产的前沿，在今年7月完成了全球首款钙钛矿商用组件α的成功交付。



第三，估值高，只是头部玩家的游戏。



在查阅资料时，我发现国内外从事钙钛矿科研的人并不在少数，然而到市场上，项目却寥寥。



对此，米磊解释称：“虽然当前从事钙钛矿方向的研发团队或项目不少，但最终还是要考虑降本增效的问题，即在保证转换效率的情况下实现规模化量产。而从现状来看，能做到这一点的国内标的仍然稀缺。正是因为领域内的专业人士都明白这件事情的难度，所以真正从实验室里走出来创业的人还是不多的。”



项目的稀缺，也让钙钛矿基本上就变成了头部机构才能投得进，投得起的领域。“我听说很多公司其实目前已经架到了四五十亿的估值，但实际上可能再往下融可能也会比较难。”一位正在看钙钛矿的投资谈到。



据知情人士透露，其他二线机构也会来打听明星项目的融资和估值，但基本上一听价格就放弃了。



另一个让钙钛矿项目价格贵，估值高的原因还在于，钙钛矿是一个重资产项目，创业公司必须自建工厂进行生产，而建一条研发线或者中试线就要投入好几亿。要是建量产线则要投资十几亿。



值得一提的是，光伏领域是一个不存在腰部企业的赛道。也就是说，这个行业淘汰率特别高，风险也非常大，除了头部，剩余都要被淘汰，当然，这样一来，早期的投资回报率也会很高。



新钙钛矿电池耐久性有突破



据报道，日本国家材料科学研究所开发了一种耐用的钙钛矿型太阳能电池，面积仅为1平方厘米，能够在阳光下以超过20%的光电转换效率（即发电效率）连续发电1000多个小时。由于这种太阳能电池可以在大约100℃的温度下在塑料材料表面制造，因此这项技术将能用于开发轻型、多功能的太阳能电池。



钙钛矿型太阳能电池被认为是下一代太阳能电池，具有广阔的应用前景，因为它们比传统太阳能电池更容易生产，且成本更低。然而，钙钛矿型太阳能电池也有缺点：当它们与水分子反应时很容易降解。事实证明，它们很难实现既耐用又高效。



该研究团队在电子传输层和钙钛矿层之间的界面中添加了含有疏水氟原子（5F-phz）的肼衍生物。这种界面成功地阻止了穿透电子传输层的水分子与钙钛矿层接触，从而提高了太阳能电池的耐久性。



今年以来，钙钛矿电池发展较为迅速。国内团队在钙钛矿叠层电池研发进度较快，目前南京大学谭海仁团队钙钛矿/钙钛矿叠层太阳能电池最高认证效率达到28%（0.049cm2）。



考虑钙钛矿电池组件在 BIPV 领域的渗透提升，2022-2025 年钙钛矿电池 BIPV 领域潜在装机需求预计76.2GW。目前钙钛矿电池在建及规划产能约 29GW，随着钙钛矿电池技术发展日益成熟，十四五期间在建及规划产能有望到达50-75GW，按单 GW 设备投资3.5亿元计算，对应设备总投资175亿元至263亿元。



等一个确定的未来



在业内，钙钛矿已经站在了未来的技术趋势当中，很多人也认定其成为下一个光伏产业。



一方面，从理论极限来看，钙钛电池单层电池理论效率极值可达31%，晶硅/钙钛矿双节叠层转换效率可达35%，而三节层电池理论极限可能升值至45%以上。而如果掺杂新型材料，钙钛矿电池的转换效率最高能达到惊人的50%，是目前晶硅电池的2倍左右。



与此同时，不同于晶硅路线要经历硅料、硅片、电池片、组件四个环节方可制备晶硅组件，钙钛矿组件制备仅需单一工厂，且生产过程耗时较晶硅大幅缩短，能耗也大为降低，钙钛矿材料成本占比极低。







另一方面，晶硅作为主流光伏技术，市场份额超95%，尽管发电成本也在持续缓慢下降，但其效率已越来越接近极限，留给晶硅降本增效的空间已经很小。



然而，钙钛矿取代硅的道路并非坦途。



在效率高，成本低的同时，钙钛矿电池还存在寿命短、封装难、产能落地后良率爬坡等问题。一位做光伏研发的从业者认为：钙钛矿很怕水和氧气，虽然技术在进步，但封装仍是一个难点。



需要指出的是，在现阶段布局的厂商也出现了技术分野。



一部分创业者选择了做单结钙钛矿，这个技术难度相对简单，另一部分选择了做钙钛矿叠晶硅，这也是现在传统光伏厂商选择的主流路线，像是晶科、隆基，创业项目中曜能科技也做这个技术，还有一部分选择做钙钛矿叠钙钛矿，比如仁烁光能。



目前，叠层结构被认为是钙钛矿电池进入光伏市场的有效途径之一，但无论哪种路线，做到真正大规模量产至少要五到十年。



虽然现在风口起来了，但技术的更迭还是要遵循产业发展的客观规律，钙钛矿叠层量产化还是需要时间一点点去打磨。



另一位行业观察人士告诉投中网：“我觉得钙钛矿没有大家想象得那么快。现在钙钛矿还在推进产业化阶段，离真正的要算成本账、设备账的阶段还需要很长时间。”



再反观资本层，有人认为，资本之所以开始关注钙钛矿，是因为大家现在没有投资主题，所以只能在新能源里卷来卷去。



资本的助推也让这个冷门的行业开始有了泡沫。“新能源行业的资金量太大了，把很多标的的一些发展预期与估值预期弄得不太匹配了，甚至有点透支。”



这样的热度以至于让一些之前不是光伏或者晶硅行业的小公司开始大肆挖钙钛矿的人，而且给出的薪资水平也明显高。



还有一个细节是，去年很多投资人还都不知道单结和叠层的差别，而今年出奇一致地都要看叠层公司；以前大多数项目都是做单结，四五年前叠层的路线国内只有一家做，今年很多家也都宣称或者尝试转型做叠层。



另外，现在这一代投光伏的人，大部分是从互联网，企服，消费或者半导体行业转过来的，他们可能只看到了热度，没有看到本质，亦或者是没有相关的Sense。



有创业者透露称，很多投资人做完尽调后，第一时间关心的是能拿到多少份额，其次才是产业化的进程。



纵使钙钛矿如今离商用还有些距离，纵使一些保守者对它还充满质疑，但在交流过程中，我能感受到受访者一致的信念，即对钙钛矿属于未来的笃定。



文章来源： 投中网，数据宝，经纬创投