2013年，鈣鈦礦電池入選《科學(xué)》雜志評選出的“十大突破”，被稱為最有前景的下一代光伏技術(shù)。自此，鈣鈦礦電池技術(shù)逐漸走出實(shí)驗(yàn)室，其效率提升快、制備工藝簡單、發(fā)展?jié)摿^大的特性逐漸被產(chǎn)業(yè)界熟知。

隨著技術(shù)研發(fā)不斷深入，鈣鈦礦電池的效率和穩(wěn)定性逐步突破，使其從實(shí)驗(yàn)室逐步邁向?qū)嶋H應(yīng)用。十年后的今天，鈣鈦礦光伏技術(shù)迎來了商業(yè)化元年，部分廠商百兆瓦級產(chǎn)線或逐步落地，或?qū)崿F(xiàn)出貨，且GW級產(chǎn)線正在建設(shè)中，最快有望于2024年落地。

纖納光電是國內(nèi)首批專業(yè)從事鈣鈦礦新材料和組件商業(yè)化的企業(yè)，2015年成立以來先后9次登上鈣鈦礦組件光電轉(zhuǎn)換效率世界紀(jì)錄表，成為全球首家率先將鈣鈦礦光伏技術(shù)成功應(yīng)用到100MW量產(chǎn)線上、實(shí)現(xiàn)連續(xù)制造，且完成全球首個(gè)鈣鈦礦分布式屋頂電站和兆瓦級地面電站并網(wǎng)的機(jī)構(gòu)。

不同于從國外引進(jìn)成熟技術(shù)的晶硅電池，鈣鈦礦電池技術(shù)是國內(nèi)原創(chuàng)的光伏技術(shù)，行業(yè)研發(fā)創(chuàng)新的困難程度不言而喻。沒有前人領(lǐng)航，也沒有既定規(guī)則，纖納光電成立八年來始終穿梭在鈣鈦礦“無人區(qū)”，用其頗具前瞻性的布局和腳踏實(shí)地的技術(shù)創(chuàng)新，探索產(chǎn)業(yè)路徑與發(fā)展方向。

正如纖納光電聯(lián)合創(chuàng)始人兼CEO姚冀眾對第一財(cái)經(jīng)所述，“給鈣鈦礦和纖納一定的時(shí)間，肯定可以給行業(yè)帶來變化。”

而這樣的變化，此時(shí)此刻，正在發(fā)生。

前瞻布局，白手起家

2006年，我國的碳排放總量達(dá)62億噸，首次超過美國成為全球最大的碳排放國；同一年，全國年平均氣溫較常年偏高1.09℃，為1951年以來最暖的一年。為了促進(jìn)可再生能源的開發(fā)利用，保護(hù)環(huán)境，實(shí)施經(jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)發(fā)展，《中華人民共和國可再生能源法》于當(dāng)年的1月1日起正式實(shí)施。

隨后的“十一五”期間，光伏發(fā)電等可再生能源產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展。2006年1月，無錫尚德在紐交所上市一個(gè)月后的便以34.02美元的收盤價(jià)迎來市值最高峰。12月，隆基綠能全資控股子公司寧夏隆基硅材料有限公司成立，致力于單晶硅棒的研發(fā)和制造。同年，通威股份開始向光伏上游多晶硅環(huán)節(jié)進(jìn)軍；協(xié)鑫集團(tuán)也在彼時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)型，進(jìn)軍硅料產(chǎn)業(yè)。

春水初生，春林初盛，產(chǎn)業(yè)的變化都落在了2006年進(jìn)入浙江大學(xué)光電科學(xué)與工程學(xué)院學(xué)習(xí)的姚冀眾眼中。

自本科二年級開始，姚冀眾就開始接受正規(guī)的光伏光電教育，隨后進(jìn)入光伏行業(yè)的“黃埔軍校”澳大利亞新南威爾士大學(xué)光伏和可再生能源學(xué)院對光伏領(lǐng)域進(jìn)行近一步的深造學(xué)習(xí)。在此期間，他主攻傳統(tǒng)晶硅電池領(lǐng)域，但從實(shí)驗(yàn)室成果來看，晶硅電池發(fā)展已較為成熟，技術(shù)方面已難有更大突破。

彼時(shí)的姚冀眾便將目光鎖定到了鈣鈦礦。2010年，姚冀眾轉(zhuǎn)向第三代光伏新材料的研究，包含有機(jī)材料和鈣鈦礦材料。鈣鈦礦電池獨(dú)特的材料特性和顯著的成本優(yōu)勢，堅(jiān)定了他對鈣鈦礦的選擇。

2015年，姚冀眾與浙大校友顏步一回國攜手創(chuàng)立了纖納光電。不同于其他背靠大平臺、上市公司的鈣鈦礦企業(yè)，纖納光電白手起家，憑借專業(yè)的知識素養(yǎng)和技術(shù)創(chuàng)新能力，穿梭在鈣鈦礦“無人區(qū)”，并逐漸獲得市場與資本的認(rèn)可，成為鈣鈦礦技術(shù)產(chǎn)業(yè)開拓的領(lǐng)軍企業(yè)之一。

專注研發(fā)，穩(wěn)扎穩(wěn)打

成立八年以來，纖納光電在技術(shù)路線探索、設(shè)備工藝設(shè)計(jì)、材料創(chuàng)新等方面做足了功課，為后續(xù)提升鈣鈦礦組件效率和穩(wěn)定性，擴(kuò)大產(chǎn)線規(guī)模打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

從鈣鈦礦電池技術(shù)路線來看，鈣鈦礦層的制備是生產(chǎn)過程中的核心環(huán)節(jié)，其成膜質(zhì)量直接決定了電池的轉(zhuǎn)換效率，目前主要制備方法包括溶液涂布法、真空蒸鍍法和氣相輔助溶液法。

“我們一直采用溶液涂布的方案。”纖納光電聯(lián)合創(chuàng)始人兼CTO顏步一對第一財(cái)經(jīng)表示。整體來看，該方案設(shè)備價(jià)格較低，但是對制成要求高，需要對涂布速度、涂布厚度、溫度和時(shí)間等方面進(jìn)行精細(xì)控制。“對于單層鈣鈦礦電池而言，涂布是性價(jià)比最高的一個(gè)方案。”顏步一說。

由于鈣鈦礦電池仍處于產(chǎn)業(yè)化初期，整個(gè)產(chǎn)線設(shè)備的成熟度和晶硅電池并不能相提并論。在這個(gè)過程中，作為產(chǎn)業(yè)中游的纖納光電在市面上尋求合適設(shè)備和材料的同時(shí)，還要幫助相關(guān)供應(yīng)商解決問題。

為了提升產(chǎn)線生產(chǎn)效率，使設(shè)備穩(wěn)定達(dá)到生產(chǎn)要求，需要公司和設(shè)備廠商不斷磨合。

“第一條產(chǎn)線可能一分鐘生產(chǎn)一塊鈣鈦礦電池，未來1GW產(chǎn)線可能需要20秒或30秒產(chǎn)出一塊鈣鈦礦電池，生產(chǎn)速度將大幅提升。在此期間，設(shè)備要不斷迭代，力求滿足更均勻的鍍膜、尋找最合適熱處理時(shí)的溫度曲線。”顏步一說。

鈣鈦礦組件的轉(zhuǎn)換效率是這項(xiàng)技術(shù)發(fā)展的焦點(diǎn)之一，纖納前期的技術(shù)研發(fā)也專注于此。

2017年以來，他們先后9次登上《Solar cell efficiency table》 (太陽能電池效率表)。該效率表是目前全球光伏領(lǐng)域權(quán)威的世界紀(jì)錄發(fā)布機(jī)構(gòu)之一，由“太陽能之父”Martin·Green教授與美、日、意、澳等多國科學(xué)家聯(lián)合編撰。

2017年2月，纖納光電以15.24%的光電轉(zhuǎn)換效率，首次打破了由日本科學(xué)家保持的世界效率紀(jì)錄，并在5月將鈣鈦礦小組件光電轉(zhuǎn)換效率紀(jì)錄刷新至16.0%。

“彼時(shí)中國光伏產(chǎn)業(yè)還未實(shí)現(xiàn)技術(shù)領(lǐng)先全球的盛況，鮮有中國企業(yè)能夠進(jìn)入太陽能電池效率表。”姚冀眾對第一財(cái)經(jīng)表示，纖納光電作為一家初創(chuàng)企業(yè)，在挑戰(zhàn)眾多實(shí)力雄厚的國家實(shí)驗(yàn)室和產(chǎn)業(yè)巨頭后，公司的鈣鈦礦小組件轉(zhuǎn)換效率實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍，這對于當(dāng)時(shí)只有十幾人的團(tuán)隊(duì)而言是一項(xiàng)重大突破。

2017年5月-2020年6月，三年時(shí)間纖納將鈣鈦礦小組件轉(zhuǎn)換效率從16%提升至18%；2021年10月，公司再度將小組件光電轉(zhuǎn)換效率提升至21.4%。

值得一提的是，除了太陽能電池效率表，纖納光電的效率紀(jì)錄還多次登上美國國家可再生能源實(shí)驗(yàn)室(NREL) 、中國可再生能源學(xué)會光伏專業(yè)委員會(CPVS) 等專業(yè)榜單，而公布的轉(zhuǎn)換效率均采用嚴(yán)格的國際標(biāo)準(zhǔn)，比如通過計(jì)算光伏組件的限定輻照面積來進(jìn)行測算，限定輻照面積包括組件有效面積和死區(qū)面積等。

近年來，公司研發(fā)的鈣鈦礦平米級產(chǎn)品逐步投入市場端示范應(yīng)用，營收呈翻倍增長趨勢，2022年公司營收近2億元，預(yù)計(jì)2023年將持續(xù)提升，具備造血能力的情況下，公司的研發(fā)投入更有保障。

100MW量產(chǎn)領(lǐng)跑行業(yè)

“脫離100MW談GW級產(chǎn)線的制造是不現(xiàn)實(shí)的，鈣鈦礦100MW產(chǎn)線是產(chǎn)業(yè)大規(guī)模拓展的基礎(chǔ)，其重要性不言而喻。”姚冀眾表示。

100MW產(chǎn)線是鈣鈦礦技術(shù)從0到1最重要的一步，這將為鈣鈦礦組件的成本、效率、壽命等關(guān)鍵性指標(biāo)提供有意義的參考數(shù)值，而不僅僅是觀望存在于實(shí)驗(yàn)室中的數(shù)據(jù)。在跨越量產(chǎn)這道主要壁壘后，鈣鈦礦光伏技術(shù)將打開實(shí)證應(yīng)用的想象空間，自2022年初，全球首條鈣鈦礦百兆瓦級產(chǎn)線建成投產(chǎn)后，產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程明顯加快，各大廠商爭相落地百兆瓦級生產(chǎn)線。

但實(shí)現(xiàn)單個(gè)、零散的組件制造并不能算真正意義上的量產(chǎn)，產(chǎn)線的成果落地是企業(yè)綜合實(shí)力的體現(xiàn)。從產(chǎn)品穩(wěn)定性、連續(xù)制造、實(shí)際出貨量和并網(wǎng)運(yùn)行的示范項(xiàng)目等多個(gè)維度來看，纖納光電已然走在行業(yè)前列，并一直推動各項(xiàng)產(chǎn)業(yè)化指標(biāo)的新突破。

產(chǎn)品穩(wěn)定性方面，2022年12月，經(jīng)德國電氣工程師協(xié)會（VDE）權(quán)威認(rèn)證，纖納α組件順利通過IEC61215、IEC61730穩(wěn)定性全序列認(rèn)證，成為全球首個(gè)完整通過測試的鈣鈦礦機(jī)構(gòu)。2023年3月，纖納α組件又通過中國質(zhì)量認(rèn)證中心(CQC)的產(chǎn)品穩(wěn)定性全序列認(rèn)證，這也是全球首家同時(shí)獲得國內(nèi)外雙認(rèn)證的鈣鈦礦機(jī)構(gòu)。

IEC61215和IEC61730標(biāo)準(zhǔn)是光伏行業(yè)穩(wěn)定性和安全性最重要的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，涵蓋濕凍、熱循環(huán)、濕熱、爬電、脈沖電壓等近百項(xiàng)系列測試，依據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)所頒發(fā)的認(rèn)證是光伏組件進(jìn)入國內(nèi)外市場的必備通行證之一。

而申請IEC61215、IEC61730首要條件是擁有已實(shí)現(xiàn)批量化運(yùn)行的組件產(chǎn)線。

連續(xù)制造則是衡量鈣鈦礦企業(yè)產(chǎn)線設(shè)備、材料水平、出貨能力的重要標(biāo)準(zhǔn)。纖納是全球首家實(shí)現(xiàn)百兆瓦級產(chǎn)線連續(xù)制造的鈣鈦礦企業(yè)。

出貨方面，早在2018年，纖納光電便開始建設(shè)20MW中試線，生產(chǎn)的產(chǎn)品為30×40cm²鈣鈦礦組件。2019年中試線第一批產(chǎn)品在衢州下線，量產(chǎn)模組接近800cm²，轉(zhuǎn)換效率超14%。該產(chǎn)線的投產(chǎn)標(biāo)志著纖納光電從實(shí)驗(yàn)室概念向正規(guī)產(chǎn)線轉(zhuǎn)型。

在20MW產(chǎn)線跑通的基礎(chǔ)上，2022年初，纖納100MW量產(chǎn)線建成投產(chǎn)。

2022年5月，100MW產(chǎn)線通線，并發(fā)布了全球首款鈣鈦礦量產(chǎn)商用組件“α組件”（α組件為1.2m×0.6m）；7月，α組件正式批量下線并實(shí)現(xiàn)了市場端出貨，也意味著第三代鈣鈦礦薄膜太陽能電池技術(shù)終于實(shí)現(xiàn)了從實(shí)驗(yàn)室到產(chǎn)業(yè)化的跨越式發(fā)展，鈣鈦礦商業(yè)化藍(lán)圖不再是海市蜃樓。

示范項(xiàng)目并網(wǎng)方面，全球首個(gè)鈣鈦礦分布式屋頂電站裝機(jī)容量97.2kW，于2022年末并網(wǎng)，2023年1~9月保持正式發(fā)電，在多雨高溫的環(huán)境下，同等裝機(jī)容量的鈣鈦礦電站，發(fā)電量較常規(guī)傳統(tǒng)晶硅組件表現(xiàn)更為優(yōu)異。

2023年7月，全球首個(gè)鈣鈦礦漁光互補(bǔ)電站正式并網(wǎng)運(yùn)行，是纖納近期已成功并網(wǎng)的第5個(gè)鈣鈦礦分布式電站，也是鈣鈦礦組件首次在復(fù)合光伏領(lǐng)域的商業(yè)化新應(yīng)用。

11月29日，位于內(nèi)蒙古鄂爾多斯市杭錦旗庫布其沙漠腹地的蒙西基地庫布其200 萬千瓦光伏治沙項(xiàng)目送電成功，為該項(xiàng)目配套建設(shè)的1兆瓦鈣鈦礦地面光伏電站也成功并網(wǎng)。該電站采用11200 片纖納光電自主研發(fā)和制造的鈣鈦礦α 組件，是目前全球最大的、鈣鈦礦并網(wǎng)地面電站。此次的成功并網(wǎng)使鈣鈦礦技術(shù)步入了實(shí)質(zhì)性商業(yè)階段，大大提速了產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。

“我們已經(jīng)積累了大量的電站實(shí)證數(shù)據(jù)，通過監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，電站連續(xù)較長時(shí)間運(yùn)行功率沒有明顯衰減，這應(yīng)該是業(yè)內(nèi)獨(dú)一份。”顏步一說。

姚冀眾表示，纖納光電在2022年初制定的一整套鈣鈦礦并網(wǎng)流程、設(shè)計(jì)安裝方案得到了國家電網(wǎng)和能源企業(yè)的認(rèn)可，為順利并網(wǎng)提供支撐。

萬紫千紅才是春

光伏行業(yè)，有波折是常態(tài)，有迭代才有發(fā)展——晶硅電池或已到達(dá)效率拋物線頂點(diǎn)，鈣鈦礦才剛剛起步——鈣鈦礦技術(shù)2009年第一次在實(shí)驗(yàn)室里出現(xiàn)，2013年前后才引起學(xué)術(shù)界的關(guān)注，到2023年7月鈣鈦礦電池的認(rèn)證效率提升到26.1%，短短十幾年的時(shí)間已經(jīng)走過了晶硅電池六十多年的發(fā)展歷程。

姚冀眾認(rèn)為，除了電池轉(zhuǎn)換效率外，鈣鈦礦最大的競爭優(yōu)勢是性價(jià)比，理論上每發(fā)一度電可以做到比晶硅便宜。若鈣鈦礦量產(chǎn)規(guī)模達(dá)到5-10GW ，鈣鈦礦組件價(jià)格將僅為晶硅的65%左右，對應(yīng)電站的平準(zhǔn)化度電成本(Levelized Cost of Energy，LCOE )為0.24元/W，低于晶硅電站的降本極限。

目前鈣鈦礦產(chǎn)品仍未大規(guī)模鋪開，單家企業(yè)能量有限，鈣鈦礦的發(fā)展需要全行業(yè)的共同努力。“萬紫千紅才是春，鈣鈦礦最終還是要靠自身的技術(shù)發(fā)展，通過效率、成本、技術(shù)可擴(kuò)展性來獲得市場信任，無論企業(yè)內(nèi)部還是外部也期望能有良性的技術(shù)競爭，包容萬物生長。”姚冀眾說。

從纖納光電對自身發(fā)展規(guī)劃來看，首先是希望鈣鈦礦組件效率不斷提升，當(dāng)前量產(chǎn)水平普遍在14%~18%之間，與實(shí)驗(yàn)室26.1%的轉(zhuǎn)換效率還有一定差距，而且考慮到實(shí)驗(yàn)室效率將會持續(xù)增長，企業(yè)在轉(zhuǎn)換效率方面的投入還有很長的路要走。

其次，對于鈣鈦礦電池的產(chǎn)品形式，疊層鈣鈦礦電池理論轉(zhuǎn)換效率可以做到45%左右，如果能兼具性價(jià)比，疊層鈣鈦礦也是未來的發(fā)展方向之一。纖納在鈣鈦礦晶硅四端疊層已有技術(shù)儲備，顏步一表示，公司的半透明鈣鈦礦組件和鈣鈦礦晶硅四端疊層是天作之合。

最后，當(dāng)前鈣鈦礦電池想要降本的最好辦法是擁有一定的生產(chǎn)規(guī)模。顏步一稱，5年左右鈣鈦礦電池產(chǎn)能可達(dá)10GW，對整個(gè)行業(yè)而言可以形成規(guī)模效應(yīng)，成本、轉(zhuǎn)換效率都會有較為明顯的改善。纖納光電將遵循穩(wěn)健的產(chǎn)能釋放速度，在3-5年內(nèi)計(jì)劃投產(chǎn)5GW左右，其中一期1GW或在2024年下半年建成。