钙钛矿设备环节的竞争格局,可以从钙钛矿层涂布印刷、传输层PVD、以及激光刻蚀三条主线来梳理。涂布环节以狭缝涂布为主流路线,PVD环节中蒸镀与磁控溅射相对成熟、RPD原为日本住友独家技术并已授权捷佳,激光环节P1-P4刻蚀的核心壁垒在于激光器能否自制。 整体来看,涂布与PVD设备与面板行业TFT制程关联度高,参与者中不少是原先服务面板的设备企业;激光则相对通用,区分设备企业壁垒高低的关键变量是核心部件的自制能力。

涂布与印刷:狭缝涂布是主流,丝网印刷相对冷门

钙钛矿层的大面积制备主要有涂布与印刷两条思路,其中涂布更为主流。涂布内部又分狭缝涂布与刮刀涂布,两者通过不同设备控制镀膜厚度与成膜质量,更为主流的是狭缝涂布——该技术在锂电池制造极片、液晶面板光学膜中均有应用,因此在精度、设备控制、浆料配方等方面积累更深。

印刷路线中应用最多的是丝网印刷,优势在于低成本与高吞吐量,但高温制备时容易破坏钙钛矿层。此外,旋涂属于实验室级别工艺,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。

从专利布局看,国内主要钙钛矿企业在狭缝涂布机、刮刀涂布机、喷涂机、CVD、丝网印刷机、热蒸镀机等方向均有分布,狭缝涂布机的布局企业数量相对更多。

PVD:蒸镀与磁控溅射较成熟,RPD授权捷佳

PVD即物理气相沉积,主要用于传输层,同时在制作TCO玻璃与电极层时也会用到。从工艺看主要有三种,其中前两种(蒸镀、磁控溅射)较为成熟,第三种RPD原为日本住友的独家技术,现已授权给捷佳,因此捷佳所表述的钙钛矿设备布局,指的正是这一RPD技术。前两种设备的本质都是镀膜,区别只是用在哪个层,因此涂布、印刷设备也会用在传输层之中。

激光:P1-P4刻蚀,关键看激光器能否自制

钙钛矿还需要激光刻蚀设备来构造电池内部的电路结构。业内通常称为P1-P4:前三道激光主要用于划刻形成线槽,阻断电流、形成独立模块,便于串联电池以增大电压;P4主要用于清除无效区域,方便后续拼接。 由于P1主要针对玻璃,P2、P3主要针对膜层,所用激光有所不同。

在投资视角上,大部分设备企业实际从事的是组装环节,做得好不好,主要看内部核心设备是否有能力自制。激光设备尤其如此,激光器能否自制,是决定公司壁垒高低的关键,验证方式可以对照年报中的外采激光器数据进行核查。头部激光设备企业的自制情况如下:

企业激光设备市场占有率是否激光器自制自制情况简介
大族激光14%是产品包括紫外及超快激光器、高功率光纤激光器、中低功率CO₂激光器、脉冲光纤激光器;2021年研发生产的激光器逐步推向市场,已实现独立销售
华工科技3%是从核心部件芯片到激光器再到制造装备系统进行全产业链布局
海目星2%是具备自主研发及生产激光器的能力,2017-2019年使用自产激光器设备的销售收入占比分别为9.72%、9.88%及13.03%
联赢激光2%部分实现大功率激光器等重要原材料主要通过境外厂商或其境内代理商采购;2017-2019年外购激光器销售数量分别为146台、161台和232台,占激光器整体销售数量比例分别为12.18%、16.95%和22.31%
亚威股份1%——
帝尔激光1%——
德龙激光—是在激光加工精度要求更高的设备上更多使用自产激光器;2019-2021年分别有61.90%、66.67%和67.92%的半导体及光学领域精密激光加工设备使用了公司自产的超快激光器

常见问题

钙钛矿设备各环节的竞争壁垒分别在哪里?

涂布与PVD设备与面板行业TFT制程关联度较高,很多参与者原本就是面板设备企业,设备本身并非钙钛矿专属,而是针对钙钛矿做了优化。相对而言,激光设备的关键壁垒在于激光器能否自制,这决定了企业在核心部件上的自主程度。

为什么说钙钛矿行业的难点不一定在设备上?

涂布、印刷、PVD、激光这几类设备在别的行业里都或多或少出现过,属于相对通用的设备,只是针对钙钛矿做了优化。因此行业的难点更多体现在工艺层面,即驾驭设备的人所积累的know-how。

RPD技术与捷佳是什么关系?

RPD原本是日本住友的独家技术,现已授权给捷佳。捷佳所表述的钙钛矿设备布局,指的就是这一RPD技术。在PVD的三种工艺中,蒸镀与磁控溅射相对成熟,RPD则相对新颖。