丝网印刷是钙钛矿层大面积制备的两条主要思路之一,原理类似打印机,将钙钛矿浆料直接印制到电池上,其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。从全球设备格局看,涂布(尤其是狭缝涂布)是当前更主流的产业化路线,印刷则相对冷门;而在设备与工艺环节,中国厂商的专利卡位较为集中,丝网印刷机在国内钙钛矿层制备工艺专利布局中主要有万度光能、众能光电等企业布局。
一、丝网印刷在钙钛矿层制备中的位置
钙钛矿层的大面积制备主要有两种思路:涂布与印刷。印刷路线中应用最多的是丝网印刷,其工艺逻辑接近打印,把钙钛矿层直接打到电池上,好处是成本低、吞吐效率高,代价是高温制备易损伤钙钛矿层。
相比之下,涂布是更主流的钙钛矿层设备路线,其中狭缝涂布在锂电池极片、液晶面板光学膜等领域已有应用积累,在精度、设备控制与浆料配方上经验更足。实验室层面则普遍采用旋涂,膜层均匀但浆料使用率低,不适合产业化,与量产工艺不能对等看待。
二、中国厂商的专利布局
从国内主要钙钛矿企业对钙钛矿层制备工艺的专利布局看,不同设备路线的卡位分布如下:
| 设备路线 | 布局企业 | 布局家数 |
|---|---|---|
| 狭缝涂布机 | 协鑫光电、纤纳光电、极电光能、无限光能、万度光能 | 5家 |
| 旋涂机(实验室级别) | 协鑫光电、纤纳光电、众能光电、无限光能、大正微纳 | 5家 |
| 丝网印刷机 | 万度光能、众能光电 | 2家 |
| 刮刀涂布机 | 协鑫光电、纤纳光电 | 2家 |
| 喷涂机 | 协鑫光电、纤纳光电 | 2家 |
| CVD | 纤纳光电、极电光能 | 2家 |
| 热蒸镀机 | 协鑫光电、纤纳光电、极电光能、无限光能 | 4家 |
可以看出,中国企业在狭缝涂布这一主流路线上的专利布局最为密集,丝网印刷虽参与者较少,但已有厂商提前卡位。
三、设备与工艺的相对优势
钙钛矿设备主要有四类:钙钛矿层的涂布与印刷设备、传输层的PVD设备、刻蚀电路的激光设备,以及封装设备。这些设备并非钙钛矿专属,多数在面板等行业已有应用,只是针对钙钛矿做了优化。因此行业难点更多不在设备本身,而在工艺,即驾驭设备所积累的 Know-how。中国厂商在设备环节的集中专利布局,正对应这一工艺经验的沉淀。
常见问题
丝网印刷相比狭缝涂布,产业化前景如何?
丝网印刷的优势是低成本、高吞吐量,但高温制备易破坏钙钛矿层;狭缝涂布则在精度与浆料配方上经验更足,是目前更主流的量产路线。两条路线在全球产业化进程中的位置差异,仍需以后续公开数据与实测验证。
中国厂商在钙钛矿设备环节的专利布局集中在哪里?
从钙钛矿层制备工艺看,狭缝涂布机与旋涂机各有5家企业布局,丝网印刷机主要由万度光能、众能光电布局,刮刀涂布、喷涂、CVD等路线也各有企业卡位,整体呈现多路线并进的格局。
钙钛矿设备的行业难点在设备还是工艺?
设备本身多由面板等成熟行业迁移优化而来,难点更多在工艺环节,即驾驭设备所形成的 Know-how。这也是设备厂在产业链前夜更早受益的原因之一。