钙钛矿关键设备厂商盘点:涂布、PVD、ALD和激光

● 2023钙钛矿技术、设备和材料论坛将于9月11-12日在常州召开

得益于钙钛矿材料本身优异的光吸收、光电转换特性，钙钛矿太阳能电池在光电转换过程中的能量损失极低。相比晶硅电池，钙钛矿太阳能电池的效率上限更高，设计出的电池效率理论上可以达到33%的效率极限，而由钙钛矿太阳能电池和晶硅组成的叠层电池理论转换效率有望突破45%。此外，钙钛矿太阳能电池所需的原材料储量丰富，制备工艺简单，且可以采用低温、低成本的工艺实现高品质的薄膜，制造成本可降低到晶硅组件成本的50%，是新一代光伏电池技术的重点研发方向。

钙钛矿电池效率进展迅速，根据美国可再生能源国家实验室（NREL）最新公布的数据，单结钙钛矿太阳能电池的认证效率提升到了26.1%，该成果是由中国科学技术大学的徐集贤教授团队取得的重要进展。钙钛矿/硅叠层电池纪录创造者来自沙特阿卜杜拉国王科技大学(KAUST)，认证效率达到33.7%。

钙钛矿电池反式结构（p-i-n），由透明导电玻璃、电子传输层、钙钛矿吸光层、空穴传输层和金属电极组成。典型单结反式结构的钙钛矿太阳能电池具有容易量产、运行可靠、能够与基于钙钛矿的多种器件结构兼容等优势，因此可能实现商业化，得到光伏企业的广泛关注。

钙钛矿导电玻璃分为玻璃基底和FTO透明电极，玻璃基底起到透光和强度支撑的作用，透明电极起到透光和电荷接收传输至外电路的作用；电子传输层的功能是将电子从钙钛矿层中提取出来，并阻碍空穴进入，减少复合；钙钛矿层起到吸收光能，使电子能量提高从价带跃迁至导带，产生电子空穴对的作用；空穴传输层是将空穴从钙钛矿层中提取出来，并阻碍电子传输；背电极主要接受电荷并输送至外电路。

钙钛矿组件制备主要涉及4类设备：镀膜设备、涂布设备、激光设备和封装设备。钙钛矿电池制备所需的主要工艺及设备如下图所示。

涂布设备

溶液涂布法主要由涂布装置带动钙钛矿前驱体溶液在基底上相对运动，由液体的表面张力和基底接触形成一层均匀的薄膜。根据涂布装置的不同，可分为刮刀涂布、狭缝涂布和丝网印刷，在提供大面积制备的基础上分别拥有无需复杂设备、成产效率较高、涂覆过程简单的优点。

对于反式钙钛矿电池而言，狭缝涂布设备目前可以在反式结构任何一个功能层上使用，但是存在受限于大面积使用的难点。目前落地的MW级中试线上大部分企业都在钙钛矿层上使用狭缝涂布工艺。

PVD设备

蒸镀、溅射镀、RPD都属于PVD工艺。PVD（Physical Vapor Deposition）为物理气相沉积技术，在真空环境下将气化成分子/离子的材料源，通过低压气体/等离子体在衬底表面沉积成特定功能薄膜。根据工艺制程的不同，主要分为真空蒸发镀、真空溅射镀、真空离子镀。其中：

蒸发镀膜：是指在真空室中，加热蒸发容器中待形成薄膜的原材料，使其原子或分子从表面气化逸出，形成蒸气流，入射到固体（称为衬底或基片）表面，凝结形成固态薄膜的方法。

溅射镀膜：通常是利用气体放电产生气体电离，其正离子在电场作用下高速轰击阴极靶体，击出阴极靶体原子或分子，飞向被镀基体表面沉积成薄膜。

离子镀膜：利用高压气体放电将靶材蒸发后离子化，利用离子轰击衬底表面完成沉积。根据日本住友介绍，RPD（Reactive Plasma Deposition）也是离子镀的方法之一。

激光设备

钙钛矿组件制备中的前3道激光划线工序来实现太阳能板衬底上多个电池的串联。第4道激光主要将电池边缘的各层沉积膜去除，起到激光清边的作用。激光工艺路线整体较为通用，与材料体系选择关联度较低，但由于钙钛矿电池中的有机组分热稳定性相对较差，容易烧坏，激光设备精度要求高于传统光伏，接近于半导体工艺。

激光在钙钛矿电池应用主要为激光开槽，打开部分膜层，达到阻断导电，形成单模块、电池分片的目的。打开透明导电薄膜：第一道激光开槽打开透明导电薄膜，并沉积空穴传输层或者铁电绝缘层，将导电薄膜分割成多个子单元。依次制备空穴传输层、钙钛矿层及电子传输层后，第二道激光打开空穴传输层、钙钛矿层、电子传输层。在此基础上，在槽内及电子传输层表面采取蒸镀方式制备电极金属。电极金属沉积完成后，第三道激光打开电极金属层、空穴传输层、钙钛矿层、电子传输层，以完成钙钛矿电池片的分片。第四道激光主要将电池边缘的各层沉积膜去除，起到激光清边的作用。

ALD设备

ALD在薄膜太阳能电池上的应用主要是由对纳米层沉积和界面改性的要求驱动的，按功能层可将其分为吸收层，缓冲层，界面钝化层和透明导电氧化物层等。金属氧化物在有机、钙钛矿及硅/钙钛矿叠层等高效电池的制备中也有广泛的应用。无论是作为电子/空穴传输层、复合层还是封装层，ALD一直扮演着至关重要的角色。

随着越来越多的企业关注并布局钙钛矿，钙钛矿电池组件生产需求将迎来爆发，对设备企业来说或许是新的增量市场。亚化咨询整理了钙钛矿制备过程中所需部分设备的主要供应商，如下表所示（如有遗漏敬请告知）

由亚化咨询主办的2023钙钛矿技术、设备和材料论坛将于9月11-12日在常州召开。来自徳沪、方昇光电、杰普特、弗斯迈、晟成光伏、众森、光导、曼恩斯特、欣奕华、原速科技、聚微元、Semilab、晟霖益嘉、Singulus等设备厂商的专家将作重要报告，介绍钙钛矿设备的最新进展。

会议信息

会议名称：钙钛矿技术、设备和材料论坛

会议时间：2023年9月11-12日

会议地点：常州

主办单位：亚化咨询

会议日程

2023钙钛矿技术、设备和材料论坛日程（9.11-12）

9月11日

高效稳定全钙钛矿叠层太阳能电池和组件 ——南京大学/仁烁光能（苏州）有限公司（已定）

钙钛矿太阳能电池技术现状及产业化挑战 ——中国华能集团清能院（已定）

钙钛矿产业化涂布挑战及方案 ——深圳市曼恩斯特科技股份有限公司（已定）

稳态LED太阳光模拟器技术发展前沿 ——聚微元科技（上海）有限公司（已定）

异质结-钙钛矿叠层电池研发进展 ——安徽华晟新能源科技有限公司（已定）

标题待定 ——深圳市杰普特光电股份有限公司（已定）

钙钛矿电池关键技术挑战与产业化路径探讨 ——苏州方昇光电股份有限公司（已定）

钙钛矿光伏组件的产业化路径 ——极电光能有限公司（已定）

协鑫光电的钙钛矿产业化进展 ——昆山协鑫光电材料有限公司（已定）

ALD工艺设备在钙钛矿电池技术中的应用与展望 ——深圳市原速科技有限公司（已定）

钙钛矿整线技术方案及产业化 ——弗斯迈智能科技（江苏）有限公司（已定）

标题待定 ——无锡光导精密科技有限公司（已定）

钙钛矿电池检测方案 ——Semilab（已定）

钙钛矿与碲化镉薄膜电池技术的发展与应用 ——明阳集团瑞科新能源（已定）

高性能边缘密封丁基胶于钙钛矿组件的应用特点 ——美国(柯耐士)建材产品集团（已定）

大面积工业化钙钛矿太阳能电池制造关键工艺 ——合肥欣奕华智能机器股份有限公司（已定）

TCO导电玻璃助力钙钛矿产业化 ——大连耀皮玻璃有限公司（已定）

9月12日

钙钛矿太阳电池的放大制备 ——陕西师范大学（已定）

钙钛矿产业化新阶段的挑战及德沪方案 ——德沪涂膜设备有限公司（已定）

光谱技术在钙钛矿光伏电池应用 ——苏州晟成光伏设备有限公司（已定）

钙钛矿太阳能电池的组份设计与界面优化 ——深圳普太科技有限公司/南方科技大学（已定）

钙矿太阳电池产业化稳态I-V测试技术研究进展 ——陕西众森电能科技有限公司（已定）

钙钛矿太阳能电池印刷制备挑战 ——武汉理工大学（已定）

PVK叠层太阳电池真空沉积技术探讨 ——浙江晟霖益嘉科技有限公司（已定）

Singulus在钙钛矿领域的工艺开发与设备技术 ——欣革鲁士科技（上海）有限公司（已定）

面向产业化的钙钛矿-硅叠层太阳电池技术开发 ——通威太阳能（成都）有限公司（已定）

高效率钙钛矿太阳电池及组件关键技术研究 ——暨南大学/广东脉络能源科技有限公司（已定）

柔性卷对卷钙钛矿薄膜太阳能电池技术 ——华碧光能科技（苏州）有限公司（已定）

面向钙钛矿光伏的原子层沉积前驱体 ——苏州源展材料科技有限公司（已定）

薄膜电池在BIPV领域的大规模应用实践 ——龙焱能源科技(杭州)有限公司（已定）

钙钛矿晶硅叠层电池产业化路径分析 ——正泰新能科技有限公司（已定）

钙钛矿晶硅叠层电池产业化路径分析 ——上海乐天钙钛光电科技有限公司（已定）

高效钙钛矿/硅异质结两端叠层太阳能电池 ——国家电投集团中央研究院（已定）

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