激光划线机工作原理(钙钛矿电池：三大核心制备工艺，产业链龙头全梳理)

Posted 2023-06-01

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激光划线机工作原理(钙钛矿电池：三大核心制备工艺，产业链龙头全梳理)

当前以钙钛矿为主的第三代光伏技术凭借突出的理论效率受到广泛关注。

目前钙钛矿正处于逐步从科研向产业化尝试的阶段，但还需要解决大面积制备与产品寿命等核心瓶颈。

钙钛矿工艺流程包括薄膜制备、激光刻蚀、封装三大步。

钙钛矿层的均匀制备是目前主要工艺困难，狭缝涂布设备、蒸镀设备等不同路线均有尝试；另外激光设备精度提升可以有效减小死区面积。#光伏#

钙钛矿电池制备流程图：

资料来源：天风证券

薄膜制备

钙钛矿电池的产品结构原理和硅基电池差距巨大，因此，需要设计全新的工艺流程，生产线设备。

其中，制备大面积高性能高稳定性均匀高质量的薄膜，是其中的主要技术痛点。

从具体技术选择看，薄膜沉积工艺多样，尚无唯一的主导路径出现。此外，在其它工艺环节、以及材料和电池结构选择上，各厂家也拥有不同的尝试空间。

钙钛矿电池薄膜制备技术路线一览:

镀膜设备

钙钛矿电池的核心层“钙钛矿层”主要包括两类镀膜方法：溶液法（湿法制备）和气相法（干法制备），可单独或组合使用。目前来看不同薄膜制备方法仍处于两种技术并存发展的状态。

从各家布局情况来看，协鑫纳米、黎元新能源、曜能科技湿法专利明显突出，纤纳光电、极电光能、众能光电则是选择湿法、干法专利同时布局。

镀膜设备可应用在透明导电薄膜、空穴传输层、电子传输层、钙钛矿层、背电极的沉积。

设备包括磁控溅射(PVD)/等离子源(RPD)/原子层沉积(ALD)/化学气相沉积(CVD)/蒸镀设备等，其中PVD/RPD设备技术在HJT等已有应用。

镀膜设备主要企业包括京山轻机(全资控股晟成光伏)、捷佳伟创、弗斯迈、众能光电、四盛科技、湖南红太阳光电科技、宏大真空、合肥欣奕华、科晶智达、德国莱宝等。

京山轻机(晟成光伏)钙钛矿电池团簇型多腔式蒸镀设备现已量产，成功应用于多个客户端，公司可提供PVD镀膜设备、团簇型多腔蒸镀设备。

捷佳伟创获得某央企研究院的钙钛矿低温低损薄膜真空沉积设备，及某国家科学院的反应式等离子镀膜设备后，自主研发的钙钛矿共蒸法真空镀膜设备（PVD）也顺利的再次取得订单，公司成功中标了某全球头部光伏企业的钙钛矿电池蒸镀设备项目。

弗斯迈可提供钙钛矿光伏整线解决方案，在钙钛矿镀膜环节，公司拥有真空溅射镀膜设备。

科晶智达可提供钙钛矿太阳能电池制备的全套方案，在钙钛矿镀膜环节配有旋转涂层机、蒸镀仪等设备。

涂布设备

行行查 | 行业研究数据库资料显示，涂布设备主要用于制作钙钛矿吸光层，其它薄膜层根据材料选择也可应用。其中狭缝涂布作为一种精密的涂布技术，其工作原理是涂布液在一定压力一定流量下沿着涂布模具的缝隙挤压喷出而转移到基材上。

相比其它涂布方式，具有很多优点，如涂布速度快、精度高、湿厚均匀等；由于涂布系统封闭，在涂布过程中能防止污染物进入，浆料利用率高、能够保持浆料性质稳定，可同时进行多层涂布。

涂布设备主要企业包括德沪涂膜、众能光电、大正微纳、黎元新能源、协鑫光电、弗斯迈和日本东丽等。

目前德沪涂膜是最大的钙钛矿电池制造用核心狭缝涂布设备供应商，在国内钙钛矿电池和平板显示领域市场占有率达70%以上。

大正微纳拥有Die Gate狭缝涂布机mini系列等狭缝涂布设备。

众能光电开发有一系列相关的高端装备，包括：喷雾热解镀膜机、玻璃切割机、高精度涂布机、激光刻蚀机、真空蒸镀机、磁控溅射机、PECVD和SALD等。

协鑫光电拥有应用于制备钙钛矿电池的刮涂设备专利。

激光刻蚀

激光刻蚀机在钙钛矿太阳能电池中的作用是对P1、P2、P3进行激光划线，阻断导通，从而形成单独的模块，其中一般理解为P1为FTO导电玻璃，P2为ITO或钙钛矿层，P3为镀金材料或镀银材料，也有一些项目组采用碳粉材料。

通过多道激光刻蚀，构建钙钛矿电池中的电路结构，把多个钙钛矿电池串联成组件。#了不起的中国基建#

激光刻蚀构建串联钙钛矿组件电路：

数据来源：Joule

各家设备厂商积极布局激光刻蚀设备。

迈为股份已制造了钙钛矿激光设备样机；帝尔激光的激光设备在钙钛矿太阳能电池TCO层、氧化物层、电极层的生产过程中均有应用，目前已有小批量订单已完成交付；杰普特钙钛矿激光设备推出二代产品方案，涵盖P1-P3薄膜划切工艺段及P4清边工艺四台设备及前后小型自动化设备。

大族激光的钙钛矿技术领域自主研发了钙钛矿激光刻划设备，已实现量产销售，和行业头部客户一直保持合作关系；德龙激光推出了针对钙钛矿薄膜太阳能电池生产整段设备（包括P0层激光打标设备，P1、P2、P3激光划线设备，P4激光清边设备及其中一系列自动化设备），目前设备已投入客户量产线使用，率先实现百兆瓦级规模化量产；弗斯迈可提供钙钛矿光伏整线解决方案，公司拥有激光划线设备。

封装

封装将电池和外界环境隔绝开来，对于钙钛矿光伏器件的稳定性、电池安全、环保和使用寿命至关重要。

目前，常见的钙钛矿太阳能的电池封装技术有两种：

第一种封装技术是使用蒸发金属喷射器和焊接金属带将电流从电池传导到外部，并将金属带的边缘密封，器件位于封闭空腔中心。

第二种封装技术是利用透明的ITO电极将钙钛矿与金属电极分离，确保电极与PSCs之间有一定的横向间隙，封装的一边直接是ITO电极，进而可以更好的密封整个器件。这两种都是“封边”式封装技术。

国内钙钛矿电池封装设备商主要包括包括京山轻机、弗斯迈、众能光电等。

京山轻机和华中科技大学签订协议光伏原子镀膜技术合作，光伏原子镀膜技术在钙钛矿电池方向也有诸多应用，如Al2O3薄膜作为钙钛矿电池及叠层组件的封装防潮层保护壳，以及制备钙钛矿电池的SnO2、TCO等功能薄膜层等。

弗斯迈提供钙钛矿组件自动化产线整体解决方案，拥有精确裁切覆膜设备、贴胶带设备。

众能光电拥有层压机、等离子增强化学气相沉积系统（PLAD）设备可以用于封装。

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