纤纳光电：十年钙钛矿，八年无人区

2013年，钙钛矿电池入选《科学》杂志评选出的“十大突破”，被称为最有前景的下一代光伏技术。自此，钙钛矿电池技术逐渐走出实验室，其效率提升快、制备工艺简单、发展潜力较大的特性逐渐被产业界熟知。

随着技术研发不断深入，钙钛矿电池的效率和稳定性逐步突破，使其从实验室逐步迈向实际应用。十年后的今天，钙钛矿光伏技术迎来了商业化元年，部分厂商百兆瓦级产线或逐步落地，或实现出货，且GW级产线正在建设中，最快有望于2024年落地。

纤纳光电是国内首批专业从事钙钛矿新材料和组件商业化的企业，2015年成立以来先后9次登上钙钛矿组件光电转换效率世界纪录表，成为全球首家率先将钙钛矿光伏技术成功应用到100MW量产线上、实现连续制造，且完成全球首个钙钛矿分布式屋顶电站和兆瓦级地面电站并网的机构。

不同于从国外引进成熟技术的晶硅电池，钙钛矿电池技术是国内原创的光伏技术，行业研发创新的困难程度不言而喻。没有前人领航，也没有既定规则，纤纳光电成立八年来始终穿梭在钙钛矿“无人区”，用其颇具前瞻性的布局和脚踏实地的技术创新，探索产业路径与发展方向。

正如纤纳光电联合创始人兼CEO姚冀众对第一财经所述，“给钙钛矿和纤纳一定的时间，肯定可以给行业带来变化。”

而这样的变化，此时此刻，正在发生。

前瞻布局，白手起家

2006年，我国的碳排放总量达62亿吨，首次超过美国成为全球最大的碳排放国；同一年，全国年平均气温较常年偏高1.09℃，为1951年以来最暖的一年。为了促进可再生能源的开发利用，保护环境，实施经济社会的可持续发展，《中华人民共和国可再生能源法》于当年的1月1日起正式实施。

随后的“十一五”期间，光伏发电等可再生能源产业蓬勃发展。2006年1月，无锡尚德在纽交所上市一个月后的便以34.02美元的收盘价迎来市值最高峰。12月，隆基绿能全资控股子公司宁夏隆基硅材料有限公司成立，致力于单晶硅棒的研发和制造。同年，通威股份开始向光伏上游多晶硅环节进军；协鑫集团也在彼时进行转型，进军硅料产业。

春水初生，春林初盛，产业的变化都落在了2006年进入浙江大学光电科学与工程学院学习的姚冀众眼中。

自本科二年级开始，姚冀众就开始接受正规的光伏光电教育，随后进入光伏行业的“黄埔军校”澳大利亚新南威尔士大学光伏和可再生能源学院对光伏领域进行近一步的深造学习。在此期间，他主攻传统晶硅电池领域，但从实验室成果来看，晶硅电池发展已较为成熟，技术方面已难有更大突破。

彼时的姚冀众便将目光锁定到了钙钛矿。2010年，姚冀众转向第三代光伏新材料的研究，包含有机材料和钙钛矿材料。钙钛矿电池独特的材料特性和显著的成本优势，坚定了他对钙钛矿的选择。

2015年，姚冀众与浙大校友颜步一回国携手创立了纤纳光电。不同于其他背靠大平台、上市公司的钙钛矿企业，纤纳光电白手起家，凭借专业的知识素养和技术创新能力，穿梭在钙钛矿“无人区”，并逐渐获得市场与资本的认可，成为钙钛矿技术产业开拓的领军企业之一。

专注研发，稳扎稳打

成立八年以来，纤纳光电在技术路线探索、设备工艺设计、材料创新等方面做足了功课，为后续提升钙钛矿组件效率和稳定性，扩大产线规模打下坚实基础。

从钙钛矿电池技术路线来看，钙钛矿层的制备是生产过程中的核心环节，其成膜质量直接决定了电池的转换效率，目前主要制备方法包括溶液涂布法、真空蒸镀法和气相辅助溶液法。

“我们一直采用溶液涂布的方案。”纤纳光电联合创始人兼CTO颜步一对第一财经表示。整体来看，该方案设备价格较低，但是对制成要求高，需要对涂布速度、涂布厚度、温度和时间等方面进行精细控制。“对于单层钙钛矿电池而言，涂布是性价比最高的一个方案。”颜步一说。

由于钙钛矿电池仍处于产业化初期，整个产线设备的成熟度和晶硅电池并不能相提并论。在这个过程中，作为产业中游的纤纳光电在市面上寻求合适设备和材料的同时，还要帮助相关供应商解决问题。

为了提升产线生产效率，使设备稳定达到生产要求，需要公司和设备厂商不断磨合。

“第一条产线可能一分钟生产一块钙钛矿电池，未来1GW产线可能需要20秒或30秒产出一块钙钛矿电池，生产速度将大幅提升。在此期间，设备要不断迭代，力求满足更均匀的镀膜、寻找最合适热处理时的温度曲线。”颜步一说。

钙钛矿组件的转换效率是这项技术发展的焦点之一，纤纳前期的技术研发也专注于此。

2017年以来，他们先后9次登上《Solar cell efficiency table》 (太阳能电池效率表)。该效率表是目前全球光伏领域权威的世界纪录发布机构之一，由“太阳能之父”Martin·Green教授与美、日、意、澳等多国科学家联合编撰。

2017年2月，纤纳光电以15.24%的光电转换效率，首次打破了由日本科学家保持的世界效率纪录，并在5月将钙钛矿小组件光电转换效率纪录刷新至16.0%。

“彼时中国光伏产业还未实现技术领先全球的盛况，鲜有中国企业能够进入太阳能电池效率表。”姚冀众对第一财经表示，纤纳光电作为一家初创企业，在挑战众多实力雄厚的国家实验室和产业巨头后，公司的钙钛矿小组件转换效率实现质的飞跃，这对于当时只有十几人的团队而言是一项重大突破。

2017年5月-2020年6月，三年时间纤纳将钙钛矿小组件转换效率从16%提升至18%；2021年10月，公司再度将小组件光电转换效率提升至21.4%。

值得一提的是，除了太阳能电池效率表，纤纳光电的效率纪录还多次登上美国国家可再生能源实验室(NREL) 、中国可再生能源学会光伏专业委员会(CPVS) 等专业榜单，而公布的转换效率均采用严格的国际标准，比如通过计算光伏组件的限定辐照面积来进行测算，限定辐照面积包括组件有效面积和死区面积等。

近年来，公司研发的钙钛矿平米级产品逐步投入市场端示范应用，营收呈翻倍增长趋势，2022年公司营收近2亿元，预计2023年将持续提升，具备造血能力的情况下，公司的研发投入更有保障。

100MW量产领跑行业

“脱离100MW谈GW级产线的制造是不现实的，钙钛矿100MW产线是产业大规模拓展的基础，其重要性不言而喻。”姚冀众表示。

100MW产线是钙钛矿技术从0到1最重要的一步，这将为钙钛矿组件的成本、效率、寿命等关键性指标提供有意义的参考数值，而不仅仅是观望存在于实验室中的数据。在跨越量产这道主要壁垒后，钙钛矿光伏技术将打开实证应用的想象空间，自2022年初，全球首条钙钛矿百兆瓦级产线建成投产后，产业化进程明显加快，各大厂商争相落地百兆瓦级生产线。

但实现单个、零散的组件制造并不能算真正意义上的量产，产线的成果落地是企业综合实力的体现。从产品稳定性、连续制造、实际出货量和并网运行的示范项目等多个维度来看，纤纳光电已然走在行业前列，并一直推动各项产业化指标的新突破。

产品稳定性方面，2022年12月，经德国电气工程师协会（VDE）权威认证，纤纳α组件顺利通过IEC61215、IEC61730稳定性全序列认证，成为全球首个完整通过测试的钙钛矿机构。2023年3月，纤纳α组件又通过中国质量认证中心(CQC)的产品稳定性全序列认证，这也是全球首家同时获得国内外双认证的钙钛矿机构。

IEC61215和IEC61730标准是光伏行业稳定性和安全性最重要的基础标准，涵盖湿冻、热循环、湿热、爬电、脉冲电压等近百项系列测试，依据该标准所颁发的认证是光伏组件进入国内外市场的必备通行证之一。

而申请IEC61215、IEC61730首要条件是拥有已实现批量化运行的组件产线。

连续制造则是衡量钙钛矿企业产线设备、材料水平、出货能力的重要标准。纤纳是全球首家实现百兆瓦级产线连续制造的钙钛矿企业。

出货方面，早在2018年，纤纳光电便开始建设20MW中试线，生产的产品为30×40cm²钙钛矿组件。2019年中试线第一批产品在衢州下线，量产模组接近800cm²，转换效率超14%。该产线的投产标志着纤纳光电从实验室概念向正规产线转型。

在20MW产线跑通的基础上，2022年初，纤纳100MW量产线建成投产。

2022年5月，100MW产线通线，并发布了全球首款钙钛矿量产商用组件“α组件”（α组件为1.2m×0.6m）；7月，α组件正式批量下线并实现了市场端出货，也意味着第三代钙钛矿薄膜太阳能电池技术终于实现了从实验室到产业化的跨越式发展，钙钛矿商业化蓝图不再是海市蜃楼。

示范项目并网方面，全球首个钙钛矿分布式屋顶电站装机容量97.2kW，于2022年末并网，2023年1~9月保持正式发电，在多雨高温的环境下，同等装机容量的钙钛矿电站，发电量较常规传统晶硅组件表现更为优异。

2023年7月，全球首个钙钛矿渔光互补电站正式并网运行，是纤纳近期已成功并网的第5个钙钛矿分布式电站，也是钙钛矿组件首次在复合光伏领域的商业化新应用。

11月29日，位于内蒙古鄂尔多斯市杭锦旗库布其沙漠腹地的蒙西基地库布其200 万千瓦光伏治沙项目送电成功，为该项目配套建设的1兆瓦钙钛矿地面光伏电站也成功并网。该电站采用11200 片纤纳光电自主研发和制造的钙钛矿α 组件，是目前全球最大的、钙钛矿并网地面电站。此次的成功并网使钙钛矿技术步入了实质性商业阶段，大大提速了产业化进程。

“我们已经积累了大量的电站实证数据，通过监测发现，电站连续较长时间运行功率没有明显衰减，这应该是业内独一份。”颜步一说。

姚冀众表示，纤纳光电在2022年初制定的一整套钙钛矿并网流程、设计安装方案得到了国家电网和能源企业的认可，为顺利并网提供支撑。

万紫千红才是春

光伏行业，有波折是常态，有迭代才有发展——晶硅电池或已到达效率抛物线顶点，钙钛矿才刚刚起步——钙钛矿技术2009年第一次在实验室里出现，2013年前后才引起学术界的关注，到2023年7月钙钛矿电池的认证效率提升到26.1%，短短十几年的时间已经走过了晶硅电池六十多年的发展历程。

姚冀众认为，除了电池转换效率外，钙钛矿最大的竞争优势是性价比，理论上每发一度电可以做到比晶硅便宜。若钙钛矿量产规模达到5-10GW ，钙钛矿组件价格将仅为晶硅的65%左右，对应电站的平准化度电成本(Levelized Cost of Energy，LCOE )为0.24元/W，低于晶硅电站的降本极限。

目前钙钛矿产品仍未大规模铺开，单家企业能量有限，钙钛矿的发展需要全行业的共同努力。“万紫千红才是春，钙钛矿最终还是要靠自身的技术发展，通过效率、成本、技术可扩展性来获得市场信任，无论企业内部还是外部也期望能有良性的技术竞争，包容万物生长。”姚冀众说。

从纤纳光电对自身发展规划来看，首先是希望钙钛矿组件效率不断提升，当前量产水平普遍在14%~18%之间，与实验室26.1%的转换效率还有一定差距，而且考虑到实验室效率将会持续增长，企业在转换效率方面的投入还有很长的路要走。

其次，对于钙钛矿电池的产品形式，叠层钙钛矿电池理论转换效率可以做到45%左右，如果能兼具性价比，叠层钙钛矿也是未来的发展方向之一。纤纳在钙钛矿晶硅四端叠层已有技术储备，颜步一表示，公司的半透明钙钛矿组件和钙钛矿晶硅四端叠层是天作之合。

最后，当前钙钛矿电池想要降本的最好办法是拥有一定的生产规模。颜步一称，5年左右钙钛矿电池产能可达10GW，对整个行业而言可以形成规模效应，成本、转换效率都会有较为明显的改善。纤纳光电将遵循稳健的产能释放速度，在3-5年内计划投产5GW左右，其中一期1GW或在2024年下半年建成。