光晶能源：把太阳能"印"出来

在全球加速迈向“零碳”的进程中，太阳能正从“清洁承诺”转为能源增量的主引擎；光伏以将阳光直接转化为电的路径，承担起重塑能源结构的核心任务。在这样的背景下，钙钛矿（Perovskite）作为最具潜力的下一代光伏技术，从实验室迅速走向产业前台。

钙钛矿太阳能电池不仅在实验室效率上可以比肩晶硅光伏的效率，且在成本和工艺上更具显著优势。此外，钙钛矿光伏弱光性能优异、光电特性可调，是晶硅光伏不具备的特点，这使钙钛矿光伏在应用场景上更有想象力。

然而，全球钙钛矿产能尚不足1吉瓦，整个产业仍处于“从0到1”的关键孕育期，需要在技术、工艺和市场层面跨越重重障碍。这条路该如何走？就这一话题《浦江科技评论》专访了光晶能源创始人黄福志，了解光晶能源的独特路径。

用“全印刷”方式制造钙钛矿组件

光晶能源创始人黄福志教授，多年深耕材料科学和第三代可印刷太阳能电池研究领域，他从学界到业界，亲身见证并推动了钙钛矿技术从实验室里指甲盖大小的样本，到如今100兆瓦中试线上的规模化组件。

黄福志将各功能材料配制成特殊的“墨水”，通过精密的涂布设备，将其一层层均匀地“印刷”在基底上，像印报纸一样将组件印刷成型，这套方法被称为“全印刷溶液法”，或者叫“湿法工艺”，是光晶能源从创立之初就坚持的技术路线，也是光晶能源的技术亮点。

这一方法在业内并不主流。

目前，行业内大部分厂商采用的是“真空干法”，这是一套借鉴自半导体和传统光伏产业的成熟工艺，设备和流程有章可循。黄福志之所以选择“全印刷”，目标非常明确：实现钙钛矿技术真正的低成本潜力。

这两种路线的本质区别是：真空法需要在真空环境下作业，设备昂贵，能耗高，材料在沉积过程中会有损耗，利用率很难超过50%。因为工艺成熟，真空设备的价格已经基本固定，未来的降本空间很小。

印刷法则完全不同。材料直接以液体形式涂布，利用率接近百分之百。它的设备相对简单，并且已经全部国产化，成本下降空间很大。更重要的是，印刷法的生产速度快，具备极强的放大潜力。未来从百兆瓦扩产到吉瓦级别时，真空法需要线性增加大量昂贵的设备，而印刷法可能只需要将涂布面积做得更大、速度提得更快，用少数几条产线就能满足产能需求。

“它的未来降本空间非常大，这就是我们为什么选择这个技术路径，”黄福志说，“但我们也选了一条最难走的路。”这个“难”字，几乎贯穿了黄福志从学术研究到产业化的整个过程。从2013年在澳大利亚做研究时进入钙钛矿领域，再到2015年回国到武汉理工大学任教，黄福志组建团队，将研究重点放在钙钛矿技术的产业化上。

在实验室里，钙钛矿电池的面积只有指甲盖大小，做得精细、均匀，效率很高。一旦放大，哪怕是放大到5厘米×5厘米，缺陷就会成倍增加，效率会急剧下降。“面积放得越大，对薄膜质量的要求就越高。”黄福志解释。团队的核心工作就是攻克“钙钛矿的无损放大技术”，要做到面积放大十倍、百倍，而薄膜的缺陷数量基本不增加。

经过多年攻关，2021年团队成功解决了这一难题，并将研究成果发表在了国际顶级期刊《科学》杂志上。这篇论文展示了可量产溶液法工艺在较大面积器件上的效率与稳定性样本，为工程化提供了证据。有了这项关键技术的突破，2022年，黄福志创立了光晶能源，正式将这项在实验室里打磨了近10年的技术，推进到产业化阶段。

2024年8月，光晶能源位于广东佛山的100兆瓦钙钛矿中试线投产。这是目前全球唯一采用独家墨水配方“全印刷”技术的100兆瓦产线。目前，这条产线已实现小批量出货，生产出1.2米×0.6米尺寸的组件，光电转化效率做到18%以上，兼具高效率与低成本的双重优势。这条中试线正承载着团队的愿景，真正实现钙钛矿的工业化大规模生产、商业化的关键一步。

如何挑战成熟的晶硅？

光晶能源18%的组件效率，在产业化初期是一个扎实的起点。但一个无法回避的问题是：当市场上主流的晶硅组件效率已经普遍达到23%、24%时，钙钛矿的竞争力在哪里？

这并非一个简单的数字对比。事实上，要真正衡量一种光伏技术的优劣，必须将实验室标准效率、真实环境下的发电表现及最终的应用场景全部纳入考量。这正是钙钛矿挑战成熟晶硅的逻辑起点。

首先，在发电维度上，关键在于全生命周期的综合发电量，而非单一的峰值效率数字。

“不能只看实验室里那个最高的效率点，”黄福志解释，“更要看在真实环境下，全生命周期里能发多少度电。”

钙钛矿有两大特性赋予了它在综合发电量上的潜在优势。

一是优异的弱光性能。太阳光并非恒定，在早晨、傍晚及阴雨天等弱光条件下，钙钛矿依然能保持较高的发电效率，而晶硅此时的效率则会大幅下降。这意味着钙钛矿每天的有效发电时间更长。

二是更广的工作温度区间。光伏组件在光照下会升温，而温度越高，发电效率越低。晶硅组件在高温下效率衰减明显，而钙钛矿受温度影响小得多。“简单来说，夏天越热，我们的优势就越明显。”黄福志说。

基于这两点，他提出了一个论断：“经过测算，一个22%转换效率的钙钛矿组件，全年的总发电量，足以媲美一个24%效率的晶硅组件。”这个结论为钙钛矿在效率数字暂时落后时提供了核心的价值支撑。

其次，在应用维度上，钙钛矿通过开创晶硅无法覆盖的新场景，实现了价值的跃升。其中最具潜力的，就是BIPV（光伏建筑一体化）。

在“双碳”目标下，建筑领域的节能减排是重中之重。要实现“碳中和”，意味着不仅要减排，更要通过新能源将传统能耗抵消掉。在所有新能源中，只有光伏能够完美融入建筑本身。然而，传统晶硅光伏在建筑应用上始终存在一个核心障碍——美学。

“建筑是带消费属性的，它要与人结合，人就追求美学。你不好看，人家就不要了。”黄福志一语道破了关键。晶硅组件颜色单一、完全不透光，如果用它替代建筑玻璃幕墙，人就只能待在“黑屋子”里，这在实践中是不可行的。

而钙钛矿彻底改变了这一局面。通过调整配方和工艺，它可以被制成半透明、不同色彩的“发电玻璃”。“你可以选择不同的透光率，它可以取代所有建筑的玻璃，未来的玻璃幕墙、采光顶，本身就是一块块能发电的建材。”对于建筑外立面，不透明的钙钛矿组件也可以调制出丰富的色彩，来匹配建筑本身的美学设计。这相当于为建筑师提供了一种全新的、具备发电功能的“设计元素”。

| BIPV 建筑幕墙   图片来源：光晶能源

因此，在BIPV领域，竞争的核心不再是单纯的发电成本，而是美学、透光性、发电功能与建筑设计的融合。随着国家对新建建筑的光伏应用比例提出更高要求，这条发展路径势在必行。

此外，钙钛矿轻、薄、柔的特性，还使其能够进入户外帐篷、可穿戴设备等场景，创造出全新的需求。在晶硅的巨大阴影之外，开辟出一条属于自己的、差异化的发展道路，是下一代光伏技术真正实现颠覆式创新的机会所在。

越过产业初期鸿沟

钙钛矿技术虽然潜力巨大，但它面对的是一个发展了30余年、产业链高度成熟的晶硅光伏产业。尤其近年，晶硅产能过剩引发了激烈的价格战，组件成本不断下探，这给刚刚起步的钙钛矿产业带来了巨大的现实压力。

这是一个典型的新兴技术产业迭代路径问题。面对成熟垄断产品，后来者尽管优势明显，但依然需要一步步撕开市场的口子，找寻立身之本。

在黄福志看来，钙钛矿的产业化不会是一场急速的颠覆，新生的产业链需要耐心培育。这不只是一个企业的探索，也折射出整个新兴产业如何在一个成熟的晶硅面前，找到自己生存与发展的扎实路径。

首先，在产业化的初期，核心任务是通过差异化应用找到立足点。直接在主流的地面电站市场与晶硅拼成本，显然是不现实的。因此，唯一的出路是寻找晶硅技术无法满足或满足得不够好的细分市场。

进入这些市场的关键，是建立客户的信任。黄福志坦言，新技术面临的最大障碍就是市场的疑虑。由于缺乏长期的户外运行数据和完善的行业标准，早期的商业客户普遍持谨慎态度。因此，通过示范项目积累真实数据，验证产品在效率、面积和稳定性这三大核心指标上的可靠性，是这一阶段的重中之重。

其次，通过规模化生产，实现成本竞争力。对此，黄福志有着明确的预测：当产业规模从百兆瓦级提升至吉瓦级时，钙钛矿组件的生产成本有望从目前的1元/瓦以上下降至0.8元/瓦左右；当规模进一步扩大到十吉瓦级（10GW）时，成本将降至0.6元/瓦以下。如果达到这一成本水平，钙钛矿产品将具备在大型地面电站等主流市场与晶硅正面竞争的实力。

| 狭缝涂布印刷机   图片来源：光晶能源

成本下降的背后，是整个产业链的成熟：生产设备实现标准化、大幅摊薄折旧；核心材料形成稳定的供应链，采购成本降低；生产工艺不断优化，良率和效率持续提升，逐步撼动现有的光伏格局。

在此过程中，还存在一种略显妥协的技术路径选择——钙钛矿/晶硅叠层电池。这并非简单的替代关系，而是在现阶段找到了一种“合作”的可能：通过将钙钛矿薄膜叠加在成熟的晶硅电池之上，将电池效率的上限提升至30%以上。这为遇到效率瓶颈的晶硅产业提供了升级方向，也为钙钛矿技术找到了一个融入现有庞大产业体系的途径。

不过，黄福志强调：“单结是核心，叠层是未来。”在他看来，只有当单结钙钛矿自身的成本、效率和稳定性被市场充分验证后，叠层技术的大规模应用才真正水到渠成。

从实验室到产线，黄福志和他的团队走了十年多，开始了产业化道路，始于在边缘市场寻找立足点，通过建立信任和扩大规模逐步走向主流之路，探索光伏的未来，这是零碳能源革命中的一个缩影，是一场考验耐心的征程，目的地，是那个“光”明的未来。