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鈣鈦礦

(資料圖片僅供參考)

鈣鈦礦是指一大類化合物，具有與礦物鈣鈦氧化物相同的晶體結(jié)構(gòu)，其化學(xué)式成分簡寫為ABX3，其中A代表有機(jī)分子，B代表金屬（如鉛或錫），X代表鹵化物（如碘或氯）。鈣鈦礦電池，是采用具有鈣鈦晶體結(jié)構(gòu)的有機(jī)無機(jī)雜化物的金屬鹵化物半導(dǎo)體作為吸光層材料（厚度0.1-0.5um）的電池，屬于第三代光伏電池。

由于鈣鈦礦在極限效率高、量產(chǎn)成本低、應(yīng)用場景多等方面的優(yōu)勢與發(fā)展?jié)摿?，吸引了眾多高校研究所和企業(yè)單位對(duì)其開展研究。單結(jié)鈣鈦礦電池作為薄膜電池的一種，為各類膜層堆疊三明治結(jié)構(gòu)。其中，鈣鈦礦電池吸光層制備工藝總體參照硅基薄膜、銅銦鎵硒薄膜等薄膜光伏制備工藝，分為濕法工藝和干法工藝。其中，濕法工藝又分為狹縫涂布和絲網(wǎng)印刷。濕法工藝溶液涂布法具有原料利用率高，成本較低，生產(chǎn)速率快，設(shè)備兼容度較高，鈣鈦礦層配方變化對(duì)涂布設(shè)備無底層改動(dòng)要求等優(yōu)勢；而干法工藝真空鍍膜法具有大面積厚度和均勻性更好控制對(duì)基底平整度要求低等優(yōu)勢，理論上或更適合晶硅疊層路線。

可蒸鍍的鈣鈦礦材料

目前蒸鍍C60、BCP等傳輸層，Ag、Au、Cu、Al等電極層，MgF、LiF等修飾層，PbI2、CsI、PbCl2等無機(jī)鹽類設(shè)備技術(shù)和工藝技術(shù)成熟。

PEAl、FAI、MAI等有機(jī)鹽類材料涉及到材料高溫分解的問題，鈣鈦礦層無機(jī)和有機(jī)共蒸鍍組分調(diào)控的問題，蒸鍍工藝技術(shù)參數(shù)在摸索研究測試中，好在已有一些企業(yè)和單位已找到相關(guān)解決方案。

蒸鍍技術(shù)的優(yōu)勢

蒸鍍技術(shù)在材料成膜過程中優(yōu)勢較多，主要體現(xiàn)在成膜均勻性和重復(fù)性好、膜層厚度控制精度高、膜層保型性好。

鈣鈦礦電池結(jié)構(gòu)中材料厚度均一性和重復(fù)性控制在5%以內(nèi)，蒸鍍?cè)O(shè)備實(shí)際成膜能力要比這個(gè)好，特別是對(duì)于鈍化層，材料比較薄，比如2nm左右，蒸鍍成膜的優(yōu)勢就更加明顯，在OLED顯示行業(yè)已是被成功驗(yàn)證過的。

此外，由于熱蒸發(fā)是分子級(jí)成膜，對(duì)于基底的選擇容忍度高，特別是對(duì)于晶硅疊鈣鈦礦技術(shù)，由于硅片絨面一般在微米級(jí)別，蒸鍍成膜可以做到很好的保型性，有利于后續(xù)膜層的生長，不易產(chǎn)生空洞從而形成漏電流降低器件效率，最終獲得很好的生產(chǎn)穩(wěn)定性。

同濕法路線或者干/濕混合技術(shù)路線相比（嚴(yán)格意義上講，鈣鈦礦電池完整技術(shù)路線都是干/濕混合），純干法路線還有一個(gè)特點(diǎn)是制程單一，因?yàn)楣に囋O(shè)備都是真空設(shè)備，各自間可以很好的鏈接。

反觀干/濕混合路線，需要在涂布、VCD、PVD等設(shè)備間，從大氣到真空環(huán)境多次制程轉(zhuǎn)換，同時(shí)，也能避免流程過程中基板在不同設(shè)備間上下翻轉(zhuǎn)的問題，提升整體生產(chǎn)節(jié)拍和產(chǎn)能。

此外，全真空的環(huán)境可以減少生產(chǎn)過程中溶劑和材料污染車間環(huán)境的問題。

總 結(jié)

通常情況下，鈣鈦礦電池企業(yè)在實(shí)驗(yàn)室階段各種技術(shù)路線均會(huì)嘗試進(jìn)行初步論證，但最終選擇哪種工藝技術(shù)路線，都還需要時(shí)間進(jìn)行工藝優(yōu)化論證，為實(shí)現(xiàn)GW級(jí)規(guī)模產(chǎn)業(yè)化做準(zhǔn)備。