在钙钛矿电池涂布环节,刮刀涂布与狭缝涂布是两条并行的技术路线,二者使用不同设备来控制镀膜厚度与成膜质量。相对而言,狭缝涂布是更主流的路线,因其在锂电池制造极片、液晶面板光学膜中已有应用,在精度、设备控制、浆料配方等方面积累了更多经验。设备企业的竞争壁垒并不在设备本身,而在于驾驭设备的工艺 Know-how——这也是钙钛矿产业化阶段更稀缺的能力。
两条路线的设备逻辑差异
钙钛矿在膜的层面主要分为三层:电子传输层、钙钛矿层、空穴传输层。大面积制取钙钛矿层主要有两种思路——涂布与印刷,其中涂布工艺更为主流。
- 印刷:原理类似打印机,直接把钙钛矿层打到电池上,用得最多的是丝网印刷,优势是低成本、高吞吐量,但高温制备时容易破坏钙钛矿层。
- 涂布:分为狭缝涂布与刮刀涂布两条路线,二者使用不同设备来控制镀膜厚度与成膜质量。狭缝涂布在精度、设备控制、浆料配方等方面更有经验积累。
需要特别注意的是,实验室普遍采用的旋涂工艺,利用旋转离心力制作膜层,膜层均匀但浆料使用率较低,不适合产业化。实验室工艺与产业化工艺不能对等看待。
专利布局透露的路线倾向
国内主要钙钛矿企业在钙钛矿层制备工艺上的专利布局(不完全统计)呈现明显分化:
| 设备类型 | 布局企业数量 |
|---|---|
| 狭缝涂布机 | 5 家布局 |
| 旋涂机(实验室级别) | 5 家布局 |
| 刮刀涂布机 | 2 家布局 |
| 喷涂机 | 2 家布局 |
| CVD | 2 家布局 |
| 丝网印刷机 | 2 家布局 |
从布局数量看,狭缝涂布机与旋涂机并列最多,刮刀涂布机布局企业相对较少。这一分布与狭缝涂布在锂电池极片、液晶面板光学膜中的成熟应用经验相呼应。
壁垒为何在工艺而非设备
钙钛矿所需的涂布、PVD、激光等设备,实际上并非钙钛矿专属的新设备,在面板等行业中都有出现,只是针对钙钛矿做了优化。做膜的两类设备与面板行业关联度很高,激光则相对通用。
正因如此,钙钛矿行业的难点并不在设备上,而在工艺上——那些能够驾驭设备、掌握浆料配方与成膜工艺的团队,会拥有更多 Know-how。这也是设备企业形成竞争壁垒的关键所在。
常见问题
刮刀涂布和狭缝涂布的核心区别是什么?
两者是涂布环节中并行的两条路线,使用不同设备来控制镀膜的厚度以及成膜的质量。相对而言狭缝涂布更为主流,在精度、设备控制、浆料配方等方面更有经验积累。
为什么实验室的旋涂工艺不能直接用于产业化?
旋涂利用旋转时的离心力制作膜层,优点是膜层均匀,但浆料使用率较低,不适合产业化。实验室工艺与产业化工艺可能完全不一样,两者不能对等看待。
钙钛矿涂布设备企业的壁垒在哪里?
涂布设备并非钙钛矿专属,在面板等行业已有应用,只是针对钙钛矿做了优化。因此难点不在设备本身,而在于工艺——能够驾驭设备、掌握浆料配方与成膜工艺的团队拥有更多 Know-how,这才是壁垒所在。