纖納光電：十年鈣鈦礦，八年無人區(qū)

2013年，鈣鈦礦電池入選《科學》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)逐漸走出實驗室，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，使其從實驗室逐步邁向?qū)嶋H應用。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)換效率世界紀錄表，成為全球首家率先將鈣鈦礦光伏技術(shù)成功應用到100MW量產(chǎn)線上、實現(xiàn)連續(xù)制造，且完成全球首個鈣鈦礦分布式屋頂電站和兆瓦級地面電站并網(wǎng)的機構(gòu)。

不同于從國外引進成熟技術(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姚冀眾對第一財經(jīng)所述，“給鈣鈦礦和纖納一定的時間，肯定可以給行業(yè)帶來變化。”

而這樣的變化，此時此刻，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。為了促進可再生能源的開發(fā)利用，保護環(huán)境，實施經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展，《中華人民共和國可再生能源法》于當年的1月1日起正式實施。

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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月后的便以34.02美元的收盤價迎來市值最高峰。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)進軍；協(xié)鑫集團也在彼時進行轉(zhuǎn)型，進軍硅料產(chǎn)業(yè)。

春水初生，春林初盛，產(chǎn)業(yè)的變化都落在了2006年進入浙江大學光電科學與工程學院學習的姚冀眾眼中。

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，隨后進入光伏行業(yè)的“黃埔軍?！卑拇罄麃喰履贤柺看髮W光伏和可再生能源學院對光伏領域進行近一步的深造學習。在此期間，他主攻傳統(tǒng)晶硅電池領域，但從實驗室成果來看，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，包含有機材料和鈣鈦礦材料。鈣鈦礦電池獨特的材料特性和顯著的成本優(yōu)勢，堅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可，成為鈣鈦礦技術(shù)產(chǎn)業(yè)開拓的領軍企業(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、設備工藝設計、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，擴大產(chǎn)線規(guī)模打下堅實基礎。

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?！崩w納光電聯(lián)合創(chuàng)始人兼CTO顏步一對第一財經(jīng)表示。整體來看，該方案設備價格較低，但是對制成要求高，需要對涂布速度、涂布厚度、溫度和時間等方面進行精細控制?！皩τ趩螌逾}鈦礦電池而言，涂布是性價比最高的一個方案?！鳖伈揭徽f。

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

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

“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的溫度曲線。”顏步一說。

鈣鈦礦組件的轉(zhuǎn)換效率是這項技術(shù)發(fā)展的焦點之一，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域權(quán)威的世界紀錄發(fā)布機構(gòu)之一，由“太陽能之父”Martin·Green教授與美、日、意、澳等多國科學家聯(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家保持的世界效率紀錄，并在5月將鈣鈦礦小組件光電轉(zhuǎn)換效率紀錄刷新至16.0%。

“彼時中國光伏產(chǎn)業(yè)還未實現(xiàn)技術(shù)領先全球的盛況，鮮有中國企業(yè)能夠進入太陽能電池效率表?！币奖妼Φ谝回斀?jīng)表示，纖納光電作為一家初創(chuàng)企業(yè)，在挑戰(zhàn)眾多實力雄厚的國家實驗室和產(chǎn)業(yè)巨頭后，公司的鈣鈦礦小組件轉(zhuǎn)換效率實現(xiàn)質(zhì)的飛躍，這對于當時只有十幾人的團隊而言是一項重大突破。

2017年5月-2020年6月，三年時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，纖納光電的效率紀錄還多次登上美國國家可再生能源實驗室(NREL) 、中國可再生能源學會光伏專業(yè)委員會(CPVS) 等專業(yè)榜單，而公布的轉(zhuǎn)換效率均采用嚴格的國際標準，比如通過計算光伏組件的限定輻照面積來進行測算，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用，營收呈翻倍增長趨勢，2022年公司營收近2億元，預計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。

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——晶硅電池或已到達效率拋物線頂點，鈣鈦礦才剛剛起步——鈣鈦礦技術(shù)2009年第一次在實驗室里出現(xiàn)，2013年前后才引起學術(shù)界的關注，到2023年7月鈣鈦礦電池的認證效率提升到26.1%，短短十幾年的時間已經(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)模達到5-10GW ，鈣鈦礦組件價格將僅為晶硅的65%左右，對應電站的平準化度電成本(Levelized Cost of Energy，LCOE )為0.24元/W，低于晶硅電站的降本極限。

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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?！叭f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?！币奖娬f。

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，當前量產(chǎn)水平普遍在14%~18%之間，與實驗室26.1%的轉(zhuǎn)換效率還有一定差距，而且考慮到實驗室效率將會持續(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10GW，對整個行業(yè)而言可以形成規(guī)模效應，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)計劃投產(chǎn)5GW左右，其中一期1GW或在2024年下半年建成。

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