钙钛矿的潜在市场规模有望达到十万亿级乃至几十万亿级。正是如此庞大的市场体量，吸引了众多企业与投资人踊跃入局。

文｜钱丽娜

ID | BMR2004

光伏行业，是最“卷”的行业之一。当前主流的晶硅光伏技术，单价已降至每瓦0.6—0.7元，较10年前每瓦13—15元的水平大幅下降，后续进一步降价的空间已十分有限；效率方面，晶硅光伏的理论效率极限为29%，短期内难以实现突破性提升。

2009年钙钛矿材料首次在实验室开发成功，如今钙钛矿成为热门的第三代光伏材料，有望拓展出几十万亿级的市场。中商产业研究院发布的《2025—2030年中国钙钛矿电池调研分析及投资前景研究预测报告》显示 ，2024年中国钙钛矿电池新增产能约2GW；预计2025年中国钙钛矿电池新增产能将达4GW，2030 年将达161GW。2025年中国钙钛矿电池市场规模将达到37.5亿元，2030年达到950亿元。

2023年，石文达创立黑冕光电，从一开始就明确，研发方向并非为了发表论文，而是聚焦下一代光伏的实际应用，在性能提升与稳定性优化上设定了极高的测试标准。如今，黑冕光电所研发的钙钛矿组件可稳定达到20年以上的使用寿命，创下世界纪录。

01

钙钛矿，晶硅瓶颈下的材料新选择

2022—2023年，国内掀起了硅片厂建设热潮，众多企业集中涌入光伏领域。基于碳达峰、碳中和的国家战略，光伏产业作为清洁能源的重要组成部分，获得了重点支持。尽管当前光伏行业存在产能过剩问题，但根据国家战略规划，未来光伏发电量将占到社会总发电量的40%左右，成为能源供给的绝对主力军。

石文达关注到，未来光伏成本下降空间与理论效率提升都遇到了瓶颈，行业亟需下一代产品支撑持续发展。与储能领域存在液流电池、钒流电池、半固态电池、固态电池等多条技术路线不同，光伏领域的下一代技术方向相对单一，仅聚焦于第三代光伏技术——钙钛矿。该技术优势显著：单结钙钛矿的理论效率可达33%，若采用叠层技术，效率更是有望提升至40%—50%，为光伏产业的效率突破与成本优化提供了新的可能。

钙钛矿的核心材料成本仅为晶硅的1/20，尽管导电玻璃等配套材料会拉高部分成本，但未来单瓦成本仍有望降至晶硅的1/3至1/4，具备极强的价格竞争力。

1839年，德国矿物学家古斯塔夫·罗斯（Gustav Rose）在乌拉尔山脉发现了一种天然矿物——CaTiO3（钛酸钙），它具有ABX3结构（一种常见的晶体结构类型），因此确立了“钙钛矿结构”。20世纪初，科学家发现许多氧化物（如BaTiO3、SrTiO3）具有相同的ABX3结构，并表现出铁电性、压电性、超导性等特点，成为功能陶瓷的核心材料，这一阶段，钙钛矿主要用于电子器件、传感器、催化剂，与光伏无关。

直到20世纪90年代，日本科学家Miyasaka团队开始探索含铅卤化物钙钛矿（如CH3NH3PbI3）作为敏化剂用于染料，敏化太阳能电池（DSSC）。2009年，Miyasaka等人首次将CH3NH3PbI3和CH3NH3PbBr3用作DSSC的光吸收层，使电池获得3.8%的光电转换效率（PCE）。

2012年，牛津大学Henry Snaith团队和韩国成均馆大学Park团队几乎同时开发出全固态钙钛矿太阳能电池，采用空穴传输材料Spiro-OMeTAD替代液态电解质，电池效率跃升至9.7%—10.9%，且稳定性显著改善，该研究于2013年被《Science》评为“十大科学突破”之一，全球实验室纷纷跟进。

钙钛矿材料因其优异的光电性能，如高吸光系数、长载流子扩散长度、可调带隙、低成本溶液加工等，在近二十年掀起研究热潮，尤其在太阳能电池领域，被誉为继多晶硅材料之后的第三代光伏材料。2024年，经NREL认证的最高认证效率达26.1%（小面积单结），叠层电池（钙钛矿/硅）突破33.9%。2025年最新数据认证效率已超过27.3%（小面积单结），叠层器件效率突破34.8%。

2019年，石文达进入英国帝国理工开展博士后研究时，主攻钙钛矿材料研究及下一代光伏产品。他坚定看好能源行业：“马斯克曾说 ‘未来货币可能消失，能源将成为唯一的货币’。从古代钻木取火到现代能源体系，诸多行业可能随时代发展逐渐消亡，但人类始终在追寻更高效的能源解决方案。光伏作为清洁能源的核心赛道，更是得到行业共识。”

如今，隆基、中石油、宁德时代等能源龙头企业，均已投入大量资金布局钙钛矿相关研究，充分验证了这一赛道的可行性。

02

从实验室到商业化

石文达结合自身的经历与行业观察，认为新材料从实验室走向商业化，大致遵循三个关键阶段：

实验室探索期。初期多为基础研究，聚焦材料本身的性能验证，如钙钛矿的光电转换效率，此时尚未明确产业化目标，更多是验证技术可行性。

价值认可期。当材料在核心性能上展现出显著优势，如钙钛矿效率、成本优于传统晶硅，且行业龙头开始入局布局时，科学家会正式将其视为具有产业化潜力的方向，研发重心转向稳定性、兼容性等实用化指标。

商业化推进期。在解决原材料供应、生产工艺、设备适配等量产关键问题后，从细分场景（如C端消费电子）切入市场，通过小范围验证逐步扩大应用规模，最终实现大规模产业化落地。

石文达认为，钙钛矿材料目前要与晶硅形成有效竞争，需要在协同降本与技术差异化之间找到平衡点。目前导电玻璃（FTO玻璃）是全行业最重的成本包袱，占组件成本的50%左右，需行业内企业联合推动规模化生产，共同降低成本。而电子传输材料、空穴传输材料、钙钛矿活性层材料等核心环节，各家技术路线差异显著，是企业核心竞争力的体现。

目前行业尚未形成牵头企业推动协同降本，整体处于技术分散、各自为战的阶段。但随着市场发展，行业共识逐渐形成，需联合推进通用材料的规模化降本，同时保留30%—40%的核心专属材料作为技术壁垒，共同应对晶硅的竞争压力。

在黑冕光电的苏州张家港办公室里，会议桌上摆放着不同色彩的300×300毫米钙钛矿材料成品。石文达介绍说：“虽然目前有七八十家企业涌入钙钛矿领域，但是真正能够形成一定规模的，有300×300毫米生产能力的企业可能也就二三十家。”

实验室级别的钙钛矿材料只有指甲盖大小，产业端需要不断放大材料面积。300×300毫米的尺寸已经能够满足很多消费类电子的需求，包括户外可穿戴设备，但是要用到电站上，尺寸得放大到1.2×2.4米，目前只有3—4家可以生产，尺寸越大，缺陷也会越多。

令石文达期待的是，钙钛矿技术解锁了诸多晶硅无法覆盖的增量市场，他说：“应用场景约为传统光伏的3—4倍。”

钙钛矿材料可制成半透明、全透明产品，支持30余种颜色定制，适配建筑领域的天窗、幕墙等场景，兼顾采光与美观需求；轻质且可弯折的特性，使其能应用于汽车车顶、车身等部位，解决了晶硅不透光、外观突兀的问题；也可适配卫星、户外设备等场景，甚至能满足军工、航天等高端需求，拓展了光伏技术的应用边界。

此外，钙钛矿材料还具备优异的弱光响应特性。晶硅技术需在强光环境下才能高效发电，通常需等到上午八九点光照充足时才启动发电，而钙钛矿在清晨五六点天亮时即可开始发电，阴雨天、室内等弱光环境下也能稳定供电，彻底打破了光照条件对光伏应用的束缚。这一特性，不仅让钙钛矿在室内物联网设备、公共移动充电等领域具备独特优势，也为其在C端建筑、车载、消费电子等多场景的深度渗透奠定了基础。目前，搭载钙钛矿供电模块的手机壳、物联网设备（如遥控器、智能垃圾桶、智能门锁等）已陆续面市。

黑冕光电正在研发适用于公共场景的移动充电设备，无需复杂布线，可部署于树木、公共区域等任意位置，用户通过扫码付费即可使用，未来有望对传统充电宝市场形成冲击。“不过，当前C端产品尚未实现规模化，仍处于市场培育期，但整体发展趋势乐观，预计未来1—2年内，钙钛矿技术将逐步替代纽扣电池的应用场景，在低功耗物联网设备、小型消费电子等领域实现广泛渗透。”石文达说。

03

竞争胜负手

钙钛矿竞争的胜负手取决于三大关键指标：效率、寿命与成本。

当前，头部钙钛矿企业的效率水平已十分接近。在小面积组件领域，光电转换效率的世界纪录为27.3%，黑冕光电能稳定达到27%左右，其他头部企业也能接近27%的水平；在300×300毫米的大面积组件领域，当前光电转换效率的世界纪录为24%，黑冕光电约为23.5%。

光伏产品的寿命也是至关重要的指标。无论是电站还是建筑场景，光伏组件的使用周期均需达到20年以上，才能满足成本核算与实际应用需求。目前，行业普遍认为钙钛矿的稳定性是主要瓶颈，多数产品的预期寿命仅为4—5年。此外，黑冕光电在钙钛矿稳定性技术方面已取得三项重要成果，并发表于《Science》杂志，由此形成了独特的技术壁垒。

石文达说：“钙钛矿之所以具备显著的成本下降潜力，核心源于三大优势：原料成本低廉、生产过程低能耗，设备投资门槛低。后续可通过技术迭代与规模化生产，进一步压缩单瓦成本，持续巩固价格竞争力，与效率、寿命形成协同优势，支撑商业化大规模推广。”

当前，钙钛矿光伏技术的稳定性挑战体现在三个方面：一是材料对水氧敏感，易降解；二是高温耐候性不足，在高温环境下，如新疆地区组件温度可达100℃以上，夏季车内温度可达70℃—80℃，传输层或钙钛矿层可能失效；三是在电场作用下，离子会发生迁移，若离子移出钙钛矿活性层无法返回，将导致晶体结构发生不可逆破坏，造成性能永久衰退。

由于寿命和稳定性是决定钙钛矿技术能否实现大规模应用的瓶颈，为解决上述问题，黑冕光电采取了以下系统性技术路径：

第一，采用全无机材料体系提升了材料的热稳定性，并实现了超过50000小时的持续工作寿命，在同类体系中处于行业领先水平。

第二，通过氟掺杂进行表面钝化。利用氟原子的高电负性束缚钙钛矿层中的离子，有效抑制离子迁移现象。该技术使器件在43000小时（约相当于25年）的持续测试中保持稳定性能，且衰减率极低。

第三，开展界面结构重构，并与晶硅电池进行户外实证测试。黑冕光电于2024年7月及2025年5月分别发表研究成果，系统性地解决了钙钛矿电池户外运行的关键难题。

黑冕光电自2023年在张家港成立以来，已两次刷新钙钛矿电池稳定性的世界纪录，逐步构建起从材料体系、钝化技术到界面设计与户外验证的完整技术闭环，为推动钙钛矿光伏技术从实验室走向产业化奠定了坚实基础。

面对中石化、京东方等行业巨头的竞争，作为初创企业的黑冕光电采取的是差异化发展策略。石文达说：“钙钛矿的核心技术难点60%—70%集中在材料层面，剩余20%—30%在于工艺与设备，而巨头的优势在于资金雄厚，可重金采购设备、推动非标设备迭代，但重资产模式周期长、效率低。我们则聚焦材料研发，通过‘AI+新材料’模式持续产出全新分子结构的材料，在细分领域保持2—3年的技术领先。”目前，黑冕光电通过采用“AI+新材料”的研发模式，已经将数据库进行多次更新迭代。

此外，钙钛矿组件端融资难度较大，主要受制于三大因素：一是行业处于“鸡生蛋、蛋生鸡”的循环：中试线无法量产则难以获得订单，缺乏订单又难以推进量产线建设；二是头部企业聚焦的电站类产品周期长，国家能源企业还在对新技术进行尝试，目前仅开展1—5兆瓦的示范性工程；三是晶硅电池的强势竞争，晶硅产业链经过十余年整合，成本已降至0.6—0.7元/瓦，而钙钛矿产业链尚未成熟，成本短期内难以与之抗衡，当前钙钛矿组件成本约1.2—1.6元/瓦。

针对这些挑战，黑冕光电选择轻资产与差异化场景结合的发展路径，不涉足门槛极高的电站类大尺寸组件，因为单条生产线投资约4亿元，转而聚焦消费类电子场景，开发小尺寸组件，可满足99%户外消费类电子需求。此类生产线总投资5000万元即可落地，自动化生产线日产能约900—1000片，年产能30万—40万片，投资回报周期更短，风险更可控。

如今，钙钛矿的潜在市场规模有望达到十万亿级乃至几十万亿级。正是如此庞大的市场体量，吸引了众多企业与投资人踊跃入局。“如此广阔的市场足以支撑10—20家头部钙钛矿企业存活。投资人的逻辑聚焦于团队实力、技术储备、核心打法及商业化策略等关键维度，只要能在数十家竞争者中脱颖而出，便能占据市场先机。”石文达如是说。

来源｜《商学院》1月刊