这可能是中国光伏行业要面对的一场大战。

最近，日本积水化学工业以及KANEKA，还有制造业巨头东芝爱信这几家公司，都高调宣布计划2025年以后实现薄膜钙钛矿型光伏电池的量产。

如果日本成功了，他们就能摆脱中国光伏在晶硅太阳能电池上的巨大优势，他们想要弯道超车，想要夺回他们曾经的太阳能电池大国的地位。

日本为何要豪赌钙钛矿太阳能电池技术？中国会被赶超吗？

01

日本为何ALL in钙钛矿电池？

钙钛矿太阳能电池技术，其实是日本在20年前最先发明的。

大家知道，太阳能电池的原理是利用半导体材料的光电效应，将太阳能转换成电能。

目前太阳能电池的主要半导体材料是硅晶体，迄今已经使用了70多年。

但用硅晶体做太阳能电池的半导体材料，并不是天生如此、只能如此，其实有多种选择，现在我们看到的是多年的技术演变和市场选择的结果。

包括近二十年来，太阳能电池领域中也出现了许多新材料，但都没能取代硅晶体。为什么呢？

回看光伏产业多年的发展和演变，我们可以发现光伏行业的两个规律性的核心主题：降本—降低度电成本；提效——提高电能转化效率。

光伏的每一轮景气大周期都是由能源价格上涨+各国政府的补贴扶持带来的，但每次潮水褪去的时候，“降本”都会成为贯穿行业发展的核心逻辑。

“降本”的关键则是“提效”。转化效率每提升1%，度电成本就会降低7个百分点。因此，转化效率潜能的天花板决定了一项技术是否具有未来。

在此前的多种材料竞争中，硅晶体能胜出，长期占据着约95%的市场份额，主要就是基于这两大优势，以及对稀有材料依赖等因素。

但技术总在进步，钙钛矿被发现后，被认为是光伏行业最具潜力的颠覆者。

2002年，日本科学家在实验中发现钙钛矿化合物较强的光反应性，让其有可能成为一种非常好的太阳能电池半导体材料。

钙钛矿有多重优势，最突出的就是高转换效率和成本两大核心优势：

第一，转化率高。

光伏发电比较关键的一点是要追求更高的光电转换效率，也就是说100份的太阳光能量照射下来，能把其中多少份的能量转换成电能。

转换效率越高的太阳能电池，自然更受到市场的青睐。

2017年，日本创造了一项世界纪录，把单结晶硅电池的效率做到了26.7%。

2022年底，隆基把这一纪录提高到26.81%

而钙钛矿电池可以说“天赋异禀”，在理论极限上，单结钙钛矿电池理论最高转换效率要高于晶体硅太阳能电池达到31%，且价格为晶体硅的一半，多结电池理论效率达45%。这是可望不可即的天花板。

能不能选用其他材料，突破晶硅电池的效率极限？这就是钙钛矿被寄予厚望的核心原因。

第二，成本低。

这一方面是因为钙钛矿使用的主要是碳、氢、氮、铅和碘等几种主流元素，本身在地球上都有大量分布，价格也很便宜。

另一方面，是因为它对材料的需求量非常少，并且加工简单、能耗低。

此外，钙钛矿电池的应用也可能更广泛。

钙钛矿电池成品轻薄柔软，可以任意弯曲折叠，在形状上也可以更多样，不像硅基太阳能只能是四方形。所以可以贴在建筑的墙壁上，而不需要支撑物，也可以贴在汽车的外壁，可以在更多更广的领域得到应用。

钙钛矿电池还可以改变光伏产业链，给新进入者机遇。

由于钙钛矿电池的生产方式很简单，只需要将钙钛矿溶液涂在基板上，然后等待结晶即可——整个过程只用到玻璃、胶膜、钙钛矿和化工原料，在一家工厂内既可以完成（全程大概45分钟）。

所以，从这个角度来说，钙钛矿若能完全推广开来，光伏行业就不需要再分为上中下游，产业链将大大缩短，价值也更加集中。

要知道，现在的光伏等新能源产业链里，最赚钱的就是上游。

以锂电为例，锂电的上游是锂盐，位于产业链最上游的天齐锂业，凭借大量海外盐湖资源，2022全年毛利率稳定在80%以上。

而中游的宁德时代，尽管有“宁王”的称号，市值也破万亿，但毛利是25%左右，不到天齐锂业的1/3；最下游的几十家新能源车企，则是现在几乎还都未实现盈利。

光伏行业也不例外，上游手握全球一半的硅料产能的通威股份，2022年的利润增速都在300%以上，大幅领先于隆基、晶科等中游组件厂家。

马太效应之下，除非底层技术发生重大变化，不然像光伏上游这种又成熟又赚钱的板块，很难有新的机会。

所以，在光伏行业，基于以上特点，钙钛矿电池有可能成为“砸烂旧世界”的革命者。

钙钛矿电池理论落地的速度也很惊人。从实验室效率的比拼来看，钙钛矿电池只用了十多年的时间，就走完了晶硅电池四五十年才走过的效率提升道路。

因此，如今的钙钛矿被认为是未来最有可能颠覆单晶硅电池“一统天下”局面的头号种子选手。

在“碳中和”目标的大背景下，所有人都希望在光伏新能源赛道里找到下一个“隆基”，下一个“光伏茅”。

目前，硅基电池已是中国企业的天下。很多投资机构、外国政府和企业也纷纷大举进入钙钛矿领域：

2020年，美国能源部宣布投入2000万美元用于研发钙钛矿光伏技术，能源部强调要确保美国在这一领域的市场竞争力。

2022年，拜登政府再投入5600万美元支持可以替代多晶硅的太阳能技术，其中就包括钙钛矿。

欧洲老牌光伏制造企业Q-Cells表示将在其位于德国塔尔海姆的欧洲总部建设一条叠层电池生产试验线，最终目标是实现钙钛矿-硅叠层电池的工业化生产。

日本政府斥资2万亿日元，日本的企业也积极参与到钙钛矿太阳能电池产业的开发中。希望重新对光伏行业洗牌，赶超中国，夺回自己老大的地位。

02

中国会被超越吗？

钙钛矿会不会成为发达国家在光伏领域对中国“弯道超车”的杀手锏？

我们来看看，中国的钙钛矿到底走到了什么阶段，中国率先实现大规模产业化的可能性有多大。

在钙钛矿电池方面，中国行动其实更快。

过去十年间，先后有近120所大学从事钙钛矿相关技术的研发。目前，中国已经拥有钙钛矿电池的专利，拥有专利数量最多的大学是苏州大学；其次是电子科技大学。

在钙钛矿电池专利方面，中国以68%的绝对数量（2282个）牢牢占据着第一梯队，远高于专利数量在 200-300 之间的日本、韩国和美国。

国内已有不少企业走在行业发展的前沿。近年来，国内钙钛矿企业加速布局钙钛矿产能建设，参与者多为未上市公司，例如曜能科技、脉络能源、黑晶光电、无限光能、深圳光因科技、纤纳光电等。也有上市公司、央企能投入其中。

与此同时，近几年，国内钙钛矿领域爆出多个创新企业获取头部资本投资的消息。从2021年到2022年，钙钛矿领域投资额已经接近100亿元。

目前，钙钵矿产业化发展主要在中国，处于小批量产品试制、中试线逐步建设时期，单结钙钛矿组件产业化进展较为领先。

按照各家厂商发布的量产规划，中国钙钛矿电池产业2030年市场规模近千亿：

2023年合计钙钛矿组件产能1.25GW，2025年7.4GW，预计组件市场空间约37.5亿元，2030年钙钛矿组件产能预计142GW，对应市场空间约950亿元，2022-2030CAGR达128%。

同时，我国钙钛矿也已经进入国家支持的范围。近年来，国家出台多项政策推动钙钛矿光伏的研发及产业化进程：

2021年11月，《“十四五”能源领域科技创新规划》将“研发大面积、高效率、高稳定性、环境友好型的钙钛矿电池，开展晶体硅/钙钛矿、钙钛矿/钙钛矿等高效叠层电池制备及产业化生产技术研究”列入重点任务之一；

2022年6月，《科技支撑碳达峰碳中和实施方案(2022—2030年)》提出，坚持研发高效稳定钙钛矿电池等技术；

2022年8月，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；

2023年1月，《关于推动能源电子产业发展的指导意见》提出，推动钙钛矿及叠层电池等先进技术的研发应用，提升规模化量产能力。

在政策的大力助推之下，钙钛矿电池产业化进程加速。国产钙钛矿持续刷世界纪录，例如：

今年2月，经国家光伏产业计量测试中心认证，脉络能源研发的钙钛矿室内光伏电池光电转换效率在1000lux U30光源照射下达到44.72%，为当前世界最高值。

通过公开信息所知只是数家企业推动钙钛矿发展“冰山一角”，钙钛矿技术或将在未来几年迎来更多的突破。

虽然还处于产业化初期，但随着未来产能大幅提升，成本还有很大下行空间。并且，钙钛矿领域已逐渐形成清晰的商业化路径。

如果说钙钛矿太阳能电池是光伏企业要打的下一场大战，中国现在储备的实力也不输给任何一个国家。

钙钛矿太阳能电池产业的发展空间令人备受期待，纵观当下已经入局钙钛矿的企业，企业积极布局与实践，创新纪录迭出，外加资本的推动助力，更能助推了钙钛矿尽快走向市场。

数据来源：

https://baijiahao.baidu.com/s?id=1749917991912211160&wfr=spider&for=pc

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https://www.163.com/dy/article/I72IQCB80519AFU3.html

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https://new.qq.com/rain/a/20230617A026VF00

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