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《日本經濟產業觀察》第三篇,聊聊最近日本媒體反復提到的一個詞,鈣鈦礦。
2009年,日本科學家宮坂力發表了一篇論文。
17年后,日本媒體突然發現一件有些尷尬的事情:
這種被稱為下一代太陽能電池的技術,專利第一變成了中國,量產第一變成了中國,連專利競爭力排名第一的企業,也變成了中國的寧德時代。
日本發明了技術。
中國正在把它變成產業。
這一幕,日本人并不陌生。
從液晶面板、太陽能電池,到今天的鈣鈦礦,同樣的故事似乎又在重演。
中國越來越擅長把技術變成產業,而日本越來越擅長把技術變成遺憾。
(一)
2009年,日本桐蔭橫濱大學的宮坂力教授發表了一篇論文。
他在實驗室里發現了一種用碘和鉛做成的結晶結構。
在光照下,結晶結構能像太陽能電池一樣發電。
后來日本企業開發了鈣鈦礦太陽能電池。
傳統的晶硅太陽能面板,是一整塊玻璃上面鋪硅片。
制造的過程需要高溫、需要高精度、需要無塵車間、需要幾億美元的設備。
要經過拉晶、切片、制絨、擴散、鍍膜、印刷等十幾道工序,每道工序都需要昂貴的設備和巨大的能耗。
鈣鈦礦不一樣。
鈣鈦礦是一種溶液。
它可以涂在玻璃上、涂在薄膜上、涂在任何你想涂的表面上,干了之后它就能發電。
制造過程,本質上就是,涂一層,晾干,再涂一層。
不僅成本低,還能把柔性彎曲的發電薄膜,貼在建筑物外墻、車窗,甚至帳篷上。
如果說傳統的晶硅太陽能是上一代棗紅色的座機電話,鈣鈦礦電池就是現在的智能手機,是太陽能行業跨時代的進步。
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日本第一篇論文發表后,也確實牢牢抓住了早期的優勢,從2015年到2022年,全球鈣鈦礦相關專利累計數,日本一直是第一。
以積水化學、松下、佳能等為代表的大企業開始在技術上進行布局和研發,主攻薄膜型、玻璃型與疊層型三種類型。
其中積水化學走在前列,社長清水郁輔甚至公開表示,要把公司的命運押在鈣鈦礦太陽能業務上。
大阪世博會期間,日本重點展示過一個公交車站。
公交車站的屋頂上,覆蓋約250米長的薄膜,像一張巨大的黑色地毯。
這是積水化學工業鋪設的鈣鈦礦太陽能電池,也是全世界最大的薄膜型鈣鈦礦光伏電池。
目前積水化學旗下的10家公司正在進行驗證試驗,計劃2030年實現年產1GW、銷售額2萬億日元的目標。
日本經濟產業省也親自下場,通過綠色創新(GI)基金提供約2000億日元補貼,引導企業朝特定方向進行集中攻關。
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(二)
但這個時候,中國沖進來了。
鈣鈦礦專利的年度申請數,大約從2020年起中國就超過了日本。
2025年的專利競爭力的評分結果顯示寧德時代排第一,松下退到第二,東芝從第三掉到第五。
日本專利數量,不僅被超了。
質量也被追上了。
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更重要的是中國在量產這條線上,直接把日本甩開了一個時代。
極電光能,一家從長城汽車系獨立出來的創業公司在2025年2月啟動了世界第一條GW級鈣鈦礦量產線。
開發出一塊2.8平方米的電池板產品,輸出功率450瓦,轉換效率17.44%,一年能產180萬枚。
協鑫光電,清華大學的幾個室友在2010年合伙創立了這家公司的前身,后來被硅太陽能巨頭協鑫收購,丟了50億元進去,1GW已經投產,正在往2GW擴。
纖納光電,創始人姚冀眾是浙大畢業的海歸。2022年10萬kW產線投產,目前GW級產線已經完工,正在準備量產。
去年11月他們發布了一塊2.88平方米的鈣鈦礦電池,是商用領域全世界最大、轉換效率18.6%。
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日本呢?
積水化學最早量產線要等到2027年,還得借用夏普的舊工廠。
松下要在2026年才開始試驗性銷售,走的是建材一體化的定制化路線,刻意回避跟中國打價格戰。
從2022年到2027年,日本在鈣鈦礦量產上已經落后中國五年的時間差。
一個研究太陽能多年的日本專家說了一段話,在日本產業界引起了不小的震動:
"中國有超過100家企業在開發鈣鈦礦太陽能電池,研究者超過10萬人。"
對于各個企業單打獨斗的日本來說,中國的鈣鈦礦研究方面已經是一個生態系統。
而且這個生態系統里擠進來的玩家,品類之雜,讓日本人大跌眼鏡。
分別是
電池巨頭:寧德時代、比亞迪
硅太陽能巨頭:隆基綠能、天合光能
顯示面板老大:京東方(BOE)
這些企業全都在申請鈣鈦礦專利或發布產品。
中國的優勢已經不是某個企業多厲害。
很多人理解中國制造業時,總喜歡盯著某一家明星企業。
今天看寧德時代,明天看比亞迪,后天看華為。
但真正可怕的往往不是某一家企業,而是企業背后的生態系統。
寧德時代做電池。
隆基做光伏。
京東方做面板。
長城汽車做整車。
這些原本并不屬于同一個行業的企業,卻能在鈣鈦礦這條新賽道上迅速形成協作網絡。
一家企業解決材料問題,一家企業解決設備問題,一家企業解決量產問題。
最后整個產業一起往前跑。
鈣鈦礦作為一個完整的產業生態正在自我繁殖,你有技術,我有資金,他有產線,誰都能找到協作方。
這種生態一旦形成,追趕速度是日本那種一家企業在實驗室里悶頭搞的模式完全無法比較的。
其實我覺得中國式追趕的關鍵在于內卷。
以鈣鈦礦為例,這不是國家層面從上到下的計劃安排,而是一場從下到上的資本溢出。
為什么這么說?
因為電動車產業和硅太陽能產業這兩年在國內內卷的太厲害了。
電動汽車產能過剩,硅太陽能面板殺成紅海,鋰離子電池價格一路下探。
這些行業的巨頭手里有現金,但利潤空間卻越來越薄,急需一個新的行業與賽道。
鈣鈦礦就是這個新賽道。
從某種意義上說,中國很多產業并不是規劃出來的,而是卷出來的。
當一個行業利潤下降時,資本、人才和供應鏈會自動尋找新的出口。
電動車如此,儲能如此,機器人如此,今天的鈣鈦礦也是如此。
進入門檻低,原材料組合無窮無盡,拼的是產能、工藝、供應鏈和速度。
而且中國企業還能在鈣鈦礦的生態系統里搞共享和互喂。
100家企業之間,人員流動、設備共享、失敗教訓快速傳播。
一個人踩過的坑,另外99家第二天就繞過去。
(三)
但在這場競爭中,日本并非完全沒有還手之力,手里還有兩張牌。
第一張:存量技術遷移。
理光是日本知名的打印機品牌,它把打印機的噴墨頭技術直接搬過來,用在鈣鈦礦薄膜的制造上。
用噴嘴把鈣鈦礦溶液像打印一樣噴到基板上,大幅降低了鈣鈦礦太陽能的制造成本。
佳能在利用化學材料領域的積累,開發出了能保護發電層、延長壽命的專用材料。
鈣鈦礦的命門是怕水怕氧怕高溫,壽命一直是最大痛點,佳能如果能在封裝材料上突破,就等于掐住了整個產業的命脈。
柯尼卡美能達在做防止鈣鈦礦劣化的保護膜。
夏普把液晶面板的玻璃基板處理工藝升級成了鈣鈦礦產線。
這些公司沒有一家是從零開始做太陽能的。
它們在把過去幾十年的技術積累,嫁接在這棵鈣鈦礦的新樹上。
印刷技術、相機材料、面板工藝、化學品等賽道上的技術縱深,是中國鈣鈦礦初創企業短期內難以追趕的。
第二張:碘原料自給。
鈣鈦礦的核心原料之一是碘。
日本在碘產業里很特殊,一方面是重要生產國,產量居世界第二;另一方面也是資源儲量大國,儲量約500萬噸,遠高于排名第二的智利的61萬噸。
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當中國的100家企業忙著擴產時,要重點考慮原材料碘的問題。
過去二十年,中國光伏產業最大的優勢之一是掌握了硅料。
而在鈣鈦礦時代,關鍵原材料之一變成了碘。
全球碘供應主要集中在智利和日本。
一旦未來鈣鈦礦像今天的晶硅光伏一樣大規模普及,碘的需求量將明顯增長。
對日本來說,這不僅是一場新能源產業競爭,也是一場資源優勢向產業優勢轉化的機會。
(四)
其實日本在基礎技術上的積累和原創能力,在世界上都很強。
從液晶面板、到太陽能電池、再到今天鈣鈦礦,背后的技術專利,都有日本的影子。
但問題出在哪呢?
我認為出在從實驗室到工廠這段距離。
日本企業長期習慣先把技術做到足夠成熟,再考慮大規模商業化。
流程通常是先在實驗室研發,再小批量試制,再反復測試優化,最后決定是否量產。
這幾個過程,每個步驟都要花大量時間。
而中國不是,中國通過拿到技術后就快速建廠,在市場上做大規模,再完善技術。
日本走的是技術驅動的路。
中國走的是市場驅動的路。
以太陽能為例。
日本曾經是世界第一的太陽能生產國。
2007年,日本太陽能面板產量占全球的三分之一以上。
然后中國來了。
一條又一條產線開起來,價格一路往下打,日本企業被打得毫無還手之力。
到2018年,全球前十的太陽能面板企業里,日本只剩下京瓷一家,市場份額不到3%。
日本經濟產業省分析這段歷史,將原因歸結為企業量產速度過慢,供應鏈薄弱,政策支持落后。
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其實我更認為是產量規模沒有跟上。
目前的鈣鈦礦又是類似的原因,日本企業的規模化生產速度太慢了。
從2009年的第一篇論文,到2020年前專利技術第一,日本企業不斷精琢技術,但沒有規模化生產。
技術上領先,商業上失敗,像是日本制造業的宿命。
在今天的世界里,究竟是發明技術更重要,還是把技術變成產業更重要?
鈣鈦礦可能很快給出一個答案。
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