产业支持政策持续落地。目前各部门正在积极出台相关产业政策支持钙钛矿产业链 发展。国家能源局分别在《“十四五”可再生能源发展规划》以及《工业和信息化部 等六部门关于推动能源电子产业发展的指导意见》提出推动钙钛矿及叠层电池制备 的技术研究。工信部也于 2023 年 1 月发布了《推动能源电子产业发展的指导意见》 推动钙钛矿及叠层电池等先进技术的研发应用,提升规模化量产能力。 产业融资盛况空前,资本合作如火如荼。头部的协鑫光电、纤纳光电和极电光能均 已完成数轮融资,为后续钙钛矿中长期发展打下坚实基础,同时具有一定技术积累 与相关性的企业也正在融资转型,加速产业化建设。 3. 钙钛矿设备:镀膜设备为核心,技术路线百花齐放 3.1. 钙钛矿生产流程及对应设备 钙钛矿生产技术线路百家争鸣。通常情况下,钙钛矿组件生产需要经历玻璃清洗→ 沉积导电层(PVD)→沉积电子传输层(RPD/ALD+PVD/狭缝涂布)→沉积钙钛矿 层(刮刀/狭缝涂布)→沉积空穴传输层(PVD/狭缝涂布)→组件封装(层压机), 若采用涂布工艺则还需配置 VCD 进行钙钛矿干燥。根据协鑫 100MW 中试线推测, 目前钙钛矿核心装备为真空镀膜设备(PVD/RPD),然后依次为涂布设备、激光设 备(四道工序)以及封装设备。
核心为真空镀膜设备,工艺选择仍需探索。钙钛矿工艺类似 OLED 面板制造,TCO 层制备通常选择 PVD 设备;HTL-电子传输层可使用 PVD 或狭缝涂 布;电子传输层则以 RPD 效果较好。各环节膜层均有不同适配设备,钙钛矿材料选 择也会影响设备选型。 3.1.1. 镀膜设备:价值占比较高,为钙钛矿核心设备 物理气相沉积(PVD)-物理气相沉积是指使用机械、机电或热力学过程将材料从源 释放并沉积在基材上的应用技术。其中固体材料在真空环境中蒸发并作为纯材料或 合金成分涂层沉积在基材上。物理气相沉积(PVD)最常见的两种技术是蒸发和溅 射。该工艺将涂层材料作为单个原子或在分子水平上转移,它可以提供极其纯净和 高性能的涂层,热蒸镀-加热一种固体材料,该材料在高真空室内沉积到基材表面; 磁控溅射-使用磁铁将电子捕获在带负电的靶材上,具有更快的薄膜沉积速率。 RPD 具备较低的离子轰击。RPD 即等离子体镀膜-通过等离子枪产生的等离子体进 入到工艺腔体内,然后在磁场作用下打到靶材上,靶材升华沉积至衬底上。相比于 传统的 PVD 磁控溅射,RPD 具有低离子损伤、低温沉积温、可大面积制备和生长 速高率等优点,但是 RPD 设备成本较高同时核心专利、靶材及零部件仍然受到专利 限制,并且 RPD 产能较低。目前国内靶材公司正在积极开发相应产品,但设备及零 部件降本仍需要不断推进。 专利为核心壁垒,HJT 领域已有应用。RPD 专利由日本住友掌握,早期在大陆地区 将专利授权给捷佳伟创。除离子轰击小外,RPD 还具有穿透率高、载子迁移高等良 好的光电综合效应。在 HJT 领域已有成熟应用,较常规异质结装备有约 0.6%的效 率增益,成功开发出量产设备,未来有望在钙钛矿领域持续迭代优化、
3.1.2. 涂布设备:高精密狭缝涂布,干燥结晶为重点 狭缝涂布有望成为主流,德沪涂膜约市占率 70%。狭缝挤压式涂布技术是一种先进 的预计量涂布技术,能获得较高精度的涂层,在锂电池、液晶显示以及半导体先进 封装已经有应用。相比于刮刀涂布,狭缝涂布具备更大的液膜厚度范围以及溶液粘 度要求,在原料利用以及可重复性上也优于刮刀涂布。狭缝挤压式涂布技术在产业 化应用的核心瓶颈是需要解决能适应不同流量、温度、压力、粘度情况下设计与浆 料匹配的涂布头。 3.1.3. 激光设备:P1-P4 四道激光工艺,设备厂商竞争激烈 四道激光工序,设备占比约 10%。P1 工艺:通过激光设备分割底部的 TCO 衬底。 在导电玻璃电极 TCO 层制备完成后,在制备空穴传输层、钙钛矿层和电子传输层 之前通过激光设备进行划线,形成相互独立的 TCO 衬底→P2 工艺:露出 TCO 衬 底,为连接相邻两节子电池的正负电极提供通道。→P3 工艺:去除部分功能层以分 割相邻子电池的正极,为了保证不损伤 P2 层,对激光设备加工精度要求较高。→ 激光清边 P4 工艺:封装前的清理工艺,利用激光技术清除掉电池边缘的沉积膜。
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