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原标题：Future | 资本热宠「钙钛矿」：应战、挫败与摆荡
当瓦特蒸汽机的齿轮滚动了第一圈；当乔布斯从牛皮纸袋取出Macbook；当ChatGBT用流利幽美的言语回答第一个问题。科技，已经、正在、也将改动将来。
【Future】是36氪科技报导团队主理的一档专栏，咱们将环抱科技产业的前沿冲破，记载那些试验室里使人振奋的新技术，是如何穿梭PMF（Product Market Fit 产品与市场结合）的惊险周期，进而影响更宽广的商业社会。
在这里，看见【Future】。
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作者 | 袁斯来
编纂 | 苏建勋、李洋
2月23日，由于对“跨界钙钛矿”的症结人物履历造假，上市公司奥联电子被证监会立案考察。
奥联电子过来做的是汽车配件生意，和钙钛矿毫有关系。只因宣告和“钙钛矿大神”胥明军协作，发展钙钛矿太阳能业务，奥联电子股价在两个月翻了三倍。但很快，胥明军被发现履历不实，整件事成为一场闹剧。
奥联电子不吝造假也要蹭热度，无非是眼热正不停涌入的金钱。无论在一级仍是二级市场，钙钛矿都称得上是比来的抢手赛道。
2021年到2022年间，这个很长期中不受关注的畛域融资近百亿。名目的投资方名单中，不乏腾讯、高瓴这样出名公司或基金的身影。
诸如纤纳光电这样的明星名目，更是由招银国内、杭开团体这样的国字号基金牵头，此前的投资人皆是三峡团体、京能团体、浙能团体等等重磅基金。
假如只看当初的出产状况，钙钛矿乃至离范围化出产都很远。比起硅晶电池组件动辄几十GW的产能，钙钛矿组件在2022年的产能只能以MW计算，差几个数量级。
这其实不阻碍钙钛矿成为资本的宠儿。
假如只从技术角度剖析，它不仅仅只是乘上“碳中和”、“碳达峰”的风口，更代表新一代薄膜电池技术，一旦大范围商用代替晶硅电池，将会是新动力行业一场反动。关于资原本说，这类技术迭代带来的时机通常超越想象，极为引诱。
钙钛矿到底是甚么，为什么如斯牵动资本的心绪？这类一百多年前就在乌拉尔山发现的晶体，为什么成为太阳能电池最受关注的新技术？
甚么是钙钛矿电池？
假如只看中文，会认为钙钛矿是一种“矿石”。但实际上，当初行业中所说的“钙钛矿”和矿石没有甚么瓜葛。
在地球迷信畛域，钙钛矿确实是种矿石。1839年，德国迷信家古斯塔夫.罗斯（Gustav Rose）在乌拉尔山调查时，发现了钙（Ca）、钛（Ti）元素组成的一种矿物。罗斯很崇拜俄国矿物学家Lev Perovski，所以将这类矿石命名为了Perovski，所以钙钛矿英文为perovskite。
原始的钙钛矿矿石。图片来自维基百科
罗斯最先发现的这类矿石，化学式是CaTiO3，也就是钙钛复合氧化物，起初只有是ABX3构造的化合物，都被叫做钙钛矿。早在1892年，美国人H.L. Wells就分解了铯和铅的钙钛矿物资CsPbX3。
因此，在地球迷信畛域以外，钙钛矿只是一类化合物的代指。迷信家们会调试不同的“配方”，但只有化学式是ABX3构造，都叫做钙钛矿。
钙钛矿此前是多数迷信家钻研的小众资料。各国试验室用钙钛矿化合物做过激光器、加热器件或者LED整机，但这些产品历来没走出过试验室。
说究竟，很长一段时间中，工业界没有发现钙钛矿能够带来效力晋升、或者能升高本钱，天然没有零碎研发和探讨的兴致，钙钛矿始终没找到用武之地。
但有一个瓶颈显著的畛域很快让钙钛矿焕收回生机：太阳能电池。
早在1954年，贝尔试验室就研制出了第一块晶硅太阳能电池，光转换成电的效力为4.5%。接上去30年代，硅在半导体、航空航天畛域都成为了很常见的资料，美国1958年发射的人造卫星先锋一号就在用硅制作的太阳能电池。
到八十年代，试验室中硅晶电池的光电转换效力曾经能做到20%。接着由于太阳能行业的开展，参预者泛滥，硅晶电池很快由于表示不乱、范围效益成为了主流。到2022年，硅晶电池曾经占领95%的市场份额。
但是，硅晶电池毕竟由自然矿物硅制作，而自然资料总有本人的极限。
在太阳能发电中，有个症结的概念就是“带隙”。简略了解，带隙就是一种能量，让运动的电子变为能够挪动的电荷载流子，这样能力发电。而对太阳能电池来讲，让电子挪动的能量就是光能。
光有不同的波长，不同波长有不同能量，以eV（电子伏特）为单位权衡，好比深白色可见光的带隙就是1.75eV，带有1.75eV能量。
自然资料的带隙都是固定的，其中硅资料为1.1eV。简略来讲，在晶硅板上，它能够排汇带1.1eV能量的光，这部份光让电子挪动，变为电能。
物理学家威廉·肖克利和汉斯.奎伊瑟钻研后发现，在最现实的状况下，假如泛起一种单结太阳能电池，刚好能排汇1.34 eV能量的光子，那末此时光电转换效力会达到33.16%，这也是太阳能电池发电的极限。
晶硅的带隙是不克不及调剂的，进步效力的方法就是不停提纯，增加搅扰。目前，硅料的纯度曾经超过99%。
在这类纯度下，主流的硅晶电池光电转换效力能达到23%，极致的试验室前提下能达到29.7%，这曾经是晶硅资料能触碰的极限，再晋升0.01个百分点都会耗损微小的金钱。
天花板早已划定。迄今为止，人类尚无发现其余自然资料能够达到晶硅的转换效力。要冲破的独一方法就是寻觅人工分解资料。带隙能够自在调理的钙钛矿就是在这类状况下进入了工业界视野。
钙钛矿一开始并无显示出太大的才能。2006年，日本迷信家宫坂力（Tsutomu Miyasaka）发现钙钛矿能够当成光敏剂，用在光伏电池中。他的试验室制备出了第一块钙钛矿太阳能电池，但转换效力只要3.8%。
这一结尾足以振奋人心。比拟于自然资料，人工资料的可操作性会灵敏许多。钙钛矿资料带隙宽度能够从 1.2eV延展到2.5eV。实践下去说，只有研发者调剂配方，就能有限迫近最现实的带隙，达到33%的光电转换极限。假如重叠起来，做成钙钛矿叠层电池，效力乃至能够达到44%。
能够说，3.8%的转换效力仅仅是一个开始。只用了几年，钙钛矿电池的效力就几何式增长，20十二年时，经过更改“配方”，调剂带隙，牛津大学的Henry Snaith曾经制备出转换效力15%的钙钛矿电池。
2013年，钙钛矿型太阳能电池被《Science》杂志评比为年度十大冲破之一。2020 年十二 月，英国的Oxford PV公司研发的硅/钙钛矿太阳能电池转换效力曾经达到29.52%，刷新纪录。
但是，十年过来了，钙钛矿电池乃至没有大范围量产。晶硅电池依然统治光伏电池行业，并且短时间内看来还会屹立不倒。
为何钙钛矿电池没方法大范围使用？
假如只是小范围使用中，钙钛矿有太多的劣势。
钙钛矿电池和晶硅电池走的是两种技术线路，钙钛矿电池算是薄膜电池的一种，也就是在基地上镀一层感光资料，这类资料排汇光。而硅晶电池用的是整块硅片吸光。
从工艺的不同也能够看出，钙钛矿电池能够选择玻璃这类刚性衬底，也能够用柔性衬底，好比塑料，乃至做成能够蜿蜒的外形，很合适用在修建、可穿着装备、电子产品这样外形不规定的产品上。
由于是人工分解资料，钙钛矿电池也不需求甚么罕见元素，原资料很容易获得，比去提纯硅料本钱昂贵。加之钙钛矿自然有更强的吸光性，只需求0.3微米就可以排汇足够的阳光，而硅片的厚度通常都要180微米，所以钙钛矿组件厚度能够做到晶硅组件的六非常之一。
也正因钙钛矿不是自然矿物，在加工时，这类资料对环境变动容忍度高得多，不易遭到杂质搅扰。光伏所用的太阳能级多晶硅，纯度最低都要达到99.9999％。钙钛矿只需求95%。
晶硅电池的高门坎，需求企业数十亿的条件投入。而硅料出产进程的高要求，也很难在一个工厂实现全流程。晶硅组件要阅历提纯硅料、切硅片、加工电池片、封装组件四大制程，至少要3天。而钙钛矿组件粗略来讲，只需求做好原料，再在衬底上涂抹，就能蚀刻电路并封装，去掉加工电池片环节，1个小时之内就可以实现。这样一来，钙钛矿组件在繁多工厂就可以实现，投资额只要晶硅电池出产的一半。
但是，产业界并无大范围交换晶硅电池，仍是由于钙钛矿电池还有没有法战胜的优势：不不乱、高净化和难以大面积出产。
每种资料都有其优优势。晶硅之所以加工难度高、投入大，恰是由于它化学构造相似金刚石，原子和原子之间互相作使劲很不乱，所以做成电池后能使用20-40年。
钙钛矿的化学构造。图片来自维基百科
钙钛矿容易获得配置的另外一面，是它化学构造很软弱。水汽、紫内线、温度都会破坏钙钛矿的构造，尤为是在高湿度状况下，钙钛矿资料会逐步合成，光排汇性迅速降落。初期的钙钛矿电池虽然转换效力不错，却只能维持几分钟。
业内也想出各种方法来晋升钙钛矿电池的不乱性，包罗研发新资料、改动电池中传输层的资料、或者在外表加之阻挡层等等。这些方法多少有些停顿，好比纤纳光电α组件就经过了行业中避不开的IEC6十二15的不乱性认证，也就是能在85摄氏度和85%相对于湿度下延续任务1000小时。
“钙钛矿属于薄膜电池，基地能够用晶硅等等资料。但问题是，涂一层钙钛矿后，过个三年坏掉，而后又变为晶硅了。晶硅没坏，涂层先坏了，不是很为难吗？”一名关注新动力畛域的投资人告知36氪。
除了不不乱以外，钙钛矿也很难大面积制备。以纤纳光电为例，它们α组件尺寸是十二45×635妹妹，发电功率90W，而隆基对比常见的组件Hi-MO 5 长宽为2278×十一34妹妹，组件功率为550W，能够显著看到，钙钛矿的尺寸和功率都远小于晶硅组件的尺寸。
钙钛矿始终很难做成大面积组件。钙钛矿电池次要用“狭缝涂布”技术，也就是用一种有缝隙的模具，将钙钛矿液体从缝隙处喷涂到基座上。
这类工艺其实早就在OLED面板中成熟使用，乃至装备均可以间接复用自面板行业。真正掣肘钙钛矿大范围出产的，是喷涂完后资料结晶环节，也就是液体要变为一层枯燥的膜。假如用举措来描述，钙钛矿的膜是“长”出来的。
这个进程只要几秒钟。只有有一个坏点，全部电池效力都会打折扣。难点是如安在这么短的时间，让液体同时、平均结晶，尽量致密平滑。全部进程不克不及一点灰尘搅扰，对车间清洁度要求极高。
这致使钙钛矿只能做成小面积的组件，由于这样结晶更可控。一旦面积变大，很难包管外表能结出平均的膜。
新的工艺、新的出产流程都让钙钛矿电池出产更艰巨。电池出产的良率都有个爬坡的进程，个别主流晶硅PERC电池良率和产能爬坡通常在2-3个月，但钙钛矿的出产工艺不可熟，爬坡进程可能会继续数年。
不不乱、难以大面积制备，都成为钙钛矿迟迟没能在产业界掀起风浪的缘故。
投资新风向
无处可去的资本早就盯上了钙钛矿。
做钙钛矿组件的协鑫光电B轮融资数亿，来自腾讯投资。5亿元的B+轮融资更是囊括IDG、淡马锡、红杉这样的头部基金。
看下来，钙钛矿无疑是一个有技术门坎、有前景的性感故事。
但也有得多投资人在岸上张望。在一个行业还远称不上成熟时，这个故事到底会怎么扫尾其实不清朗。正如已经薄膜电池风靡一时又败落，没人能包管钙钛矿电池不会又是长久的流星。
起码在3-5年，钙钛矿电池看不到报答。光伏电池行业中，只要范围出产能力拉低本钱。当初的钙钛矿企业至多能到百兆瓦（MW），这样的产线假如能做到16%的光电转换效力，每度电的本钱比晶硅电池贵23%，这显然是终端消费侧不成承受的。即使能翻一个数量级，做到GW级，效力到18%，本钱也会高出6%。
要真正在产业界运用，钙钛矿电池终究必需靠推销量和转换效力不停晋升，摊薄本钱。这也是早年晶硅电池走过的路途。
寰球最高能量转换效力的钙钛矿/单晶硅叠层太阳能电池展现。图片来自IC
按照一名关注过钙钛矿，但终究没有投入的投资人告知36氪，在产业拐点到来前不会等闲入局。“仍是要看一定范围化出产的后果，能否与隆基HiMO6这样的组件的效力对比。”可这一天到底何时能到来，没人能肯定。
动力行业和互联网行业不同，更新换代速度极慢。以晶硅电池为例，PERC技术代替上一代BSF技术用了5年。下一代晶硅电池是用TOPCon仍是异质结技术都仍是未知数。当晶硅电池的技术线路都还在迟缓迭代时，钙钛矿电池的运用就显得更加边远。
但也许不必太过灰心。热中于投资钙钛矿的美元基金退出周期长，能够缓缓等候这项技术成熟，并且有新的“双碳”政策，光伏行业也涌入更多的资金、更多的人材和公司，这也许会减速技术迭代。
而关于初期投资者，这是一场赌博。要末找到接盘方顺利退出，要末等候钙钛矿概念在二级市场成为大抢手，要末血本无归，这将会继续5-10年的时间。
36碳制图 |
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