钙钛矿太阳能电池的实验室工艺(旋涂法)因浆料利用率低、不适合大面积生产,确实无法直接用于产业化。当前,行业量产工艺主要转向狭缝涂布和气相沉积(PVD) 等路线。在量产工艺上布局领先的企业包括协鑫光电、纤纳光电、极电光能、众能光电、无限光能、万度光能等,它们已在狭缝涂布机、刮刀涂布机、热蒸镀机、CVD等设备上形成专利布局,有望率先突破工艺瓶颈。
从旋涂到量产:工艺路线的关键切换
旋涂法利用离心力制作膜层,优点是膜层均匀,但浆料使用率较低,不适合产业化。因此,实验室工艺与量产工艺不能对等看待。
当前主流量产钙钛矿层制备工艺为涂布,其中狭缝涂布更为主流——该技术在锂电池极片、液晶面板光学膜中已有应用,在精度、设备控制及浆料配方方面经验更丰富。另一种涂布路线为刮刀涂布。此外,印刷工艺(如丝网印刷)虽成本低、吞吐量高,但高温制备时易破坏钙钛矿层。
对于电子传输层、空穴传输层等功能层,则主要采用物理气相沉积(PVD) 设备,包括蒸镀、磁控溅射镀和RPD(相对新颖的工艺,原为日本住友独家技术,已授权给捷佳伟创)。
量产工艺领先的企业格局
根据对国内主要钙钛矿企业钙钛矿层制备工艺专利布局的不完全统计,以下企业在量产工艺上布局领先:
| 工艺设备 | 布局企业 |
|---|---|
| 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 |
| 刮刀涂布机 | 协鑫光电、纤纳光电 |
| 热蒸镀机 | 协鑫光电、纤纳光电、极电光能、无限光能 |
| CVD | 纤纳光电、极电光能 |
| 丝网印刷机 | 万度光能、众能光电 |
| 喷涂机 | 协鑫光电、纤纳光电 |
| 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 |
从布局广度看,协鑫光电、纤纳光电、极电光能、无限光能在狭缝涂布、热蒸镀等量产工艺上均有覆盖,具备较强综合竞争力。万度光能和众能光电则在特定工艺(如丝网印刷、CVD)上形成差异化优势。
常见问题
旋涂法为什么不能产业化?
旋涂法利用离心力制作膜层,虽然膜层均匀,但浆料使用率较低,无法满足大面积、高效率的量产需求。实验室中常用的工艺,在产业化时可能完全不同。
哪些企业在量产设备上布局最全面?
从专利布局看,协鑫光电、纤纳光电、极电光能、无限光能在狭缝涂布、热蒸镀等多种量产工艺上均有布局,覆盖面较广。
激光设备在钙钛矿量产中起什么作用?
钙钛矿电池生产需要激光刻蚀设备(业内称为P1-P4)来构造电路结构。激光设备的关键壁垒在于激光器是否自制——大族激光、华工科技、海目星、德龙激光等头部企业已实现激光器自制,具备较强竞争力。