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隨著鈣鈦礦逐步進(jìn)入量產(chǎn)化，盡管鈣鈦礦電池還處于產(chǎn)業(yè)化比較早期階段，諸多技術(shù)工藝細(xì)節(jié)尚未定型，但目前單結(jié)鈣鈦礦制備流程基本確定，其中激光切割步驟和結(jié)晶步驟為核心步驟，激光切割設(shè)備方面目前主流廠商均可以覆蓋，而結(jié)晶環(huán)節(jié)來看，由于其原理是各家企業(yè)的核心競爭力所在，基本采用定制零部件，廠商自行組裝的步驟，例如如何結(jié)晶甲醚使其保持穩(wěn)定，甲胺的摻雜比例等。

2.1 鈣鈦礦薄膜制備方法多樣，狹縫涂布為目前主流

各個(gè)膜層的制作對于鈣鈦礦效率起到?jīng)Q定性作用。在鈣鈦礦電池中，不管是傳輸層還是鈣鈦礦層都是薄膜制備，因此工藝選擇對其形成膜層的性質(zhì)起到關(guān)鍵作用，例如良好的鈣鈦礦層顯示出結(jié)晶顆粒大，層間晶界較少的狀態(tài)。

干法與濕法工藝多種多樣，各有優(yōu)劣勢。由于目前理論上鈣鈦礦各層材料均有多重選擇，因此其基本都可以使用干法或是濕法工藝進(jìn)行制作，而在近年逐步商業(yè)化的過程中，不僅成型后材料的穩(wěn)定性與均勻性需要納入考慮，經(jīng)濟(jì)性也成為重要的考量因素。從目前產(chǎn)業(yè)的實(shí)踐來看，干法可以獲得質(zhì)量更優(yōu)的鈣鈦礦層，而濕法工藝經(jīng)濟(jì)性更強(qiáng)。

濕法工藝中多采用兩步溶液沉積法，狹縫涂布為主流。其中濕法工藝（溶液法）主要包括一步溶液沉積法和兩步溶液沉積法，干法工藝則包括氣相輔助溶液法，雙源蒸鍍法等。

濕法工藝中的兩步溶液沉積法相對經(jīng)濟(jì)性更高，而干法工藝質(zhì)量相對更好，但設(shè)備價(jià)格較為昂貴，同時(shí)材料利用率低。而從設(shè)備工藝分類角度來看，目前主要采用狹縫涂布方法，其基本原理為涂布膠液由存儲器通過供給管路壓送到噴嘴處，并使膠液由噴嘴處噴出，從而轉(zhuǎn)移到涂布的基材上。其優(yōu)勢在于 1）可以通過控制系統(tǒng)進(jìn)行狹縫寬度、移動速度和輸液速度的調(diào)整，達(dá)到更精細(xì)化控制的目的。2）溶液密封在儲液罐中，溶液利用率高。3）減少操作人員的影響。

蒸鍍膜層可控性較高，2T 疊層需要蒸鍍配合。物理氣相沉積法主要分為真空蒸發(fā)鍍膜、真空濺射鍍膜、真空離子鍍膜。在鈣鈦礦層制備中，主流使用方法為蒸發(fā)鍍膜，簡稱蒸鍍法。從價(jià)格來看，假設(shè)考慮相同產(chǎn)能，由于涂布設(shè)備采用濕法鍍膜速度更快，因此會比使用蒸鍍設(shè)備的干法更為便宜。但目前產(chǎn)業(yè)界開始考慮蒸鍍設(shè)備的主要原因有兩點(diǎn)：1）蒸鍍法可以比較精確的控制膜厚，膜層致密性、均勻性也較好，適合大面積制作鈣鈦礦層。2）干法對基底兼容性高，可以做絨面，這一點(diǎn)適合直接在晶硅表面制作的 2T 結(jié)構(gòu)鈣鈦礦/晶硅疊層。

2.2 電子傳輸層適合RPD，空穴傳輸層適合PVD

根據(jù)膜層使用的材料，制備透明導(dǎo)電薄膜、空穴傳輸層、電子傳輸層、電極可使用PVD&RPD 鍍膜設(shè)備。部分企業(yè)鈣鈦礦電池包含陽極緩沖層、陰極緩沖層設(shè)計(jì)亦可使用鍍膜設(shè)備。PVD&RPD 設(shè)備技術(shù)相對成熟，在 HJT 已有應(yīng)用。

PVD 設(shè)備：采用直流磁控濺射的方式，氬氣離子在電場與磁場引導(dǎo)下達(dá)到靶材上，將靶材原子分子濺射到襯底以制備透明氧化物導(dǎo)電薄膜，可以采用自上朝下或自下朝上的沉積結(jié)構(gòu)。設(shè)備價(jià)格便宜，鍍膜膜厚均勻易控制，工藝穩(wěn)定可控，重復(fù)性較好，靶材壽命較長，適合連續(xù)生產(chǎn)，但離子轟擊可能對其他膜層造成損傷。

RPD 設(shè)備：使用等離子體經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)后轟擊到靶材上，等離子束將靶材原子分子轟擊出來，升華后沉積到樣品上形成透明導(dǎo)電薄膜。RPD 工藝具有低離子體轟擊損傷、低沉積溫度、高解離率、具有大面積沉積和高鍍膜速率。目前 RPD 設(shè)備售價(jià)相對較高。

主流企業(yè)目前嘗試的是用原料靶材真空鍍膜的方式制備，包括協(xié)鑫光電、極電光能、眾能光電等企業(yè)均選用這一工藝路線。RPD 對薄膜損傷較小，因此被更多用于鈣鈦礦膜層直接上方膜層的沉積制備(即平面反式結(jié)構(gòu)中的電子傳輸層，或平面正式結(jié)構(gòu)中的空穴傳輸層)，以降低傳輸層制備對已沉積完成的鈣鈦礦膜層的損傷。但目前也存在另外的解決方案，例如 ALD、蒸鍍、濕法涂布等。其中 ALD 作為新興的沉積技術(shù)，可以解決蒸鍍中的晶格缺陷和成分均勻性問題，實(shí)現(xiàn)原子級的精確度和無孔隙薄膜，

同樣存在產(chǎn)業(yè)化潛力。

2.3 電極層主要使用TCO玻璃，F(xiàn)TO經(jīng)濟(jì)性更強(qiáng)

TCO 玻璃目前主要采用 PVD 制備，F(xiàn)TO 經(jīng)濟(jì)性更強(qiáng)。鈣鈦礦的透明導(dǎo)電基底作為其他材料的載體，光線由此射入，將收集到的光電子傳送至外電路。目前一般采用氧化銦錫導(dǎo)電玻璃（ITO） ，而未來有可能替換方案為氟摻雜的氧化錫導(dǎo)電玻璃（FTO）或是摻雜鋁的氧化鋅（AZO）。從經(jīng)濟(jì)性與導(dǎo)電性對比來看，盡管 FTO 的導(dǎo)電性相對較差，但其 FTO 的經(jīng)濟(jì)性更強(qiáng)，更有希望實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)化，AZO 材料價(jià)格相對 ITO 同樣價(jià)格較低，導(dǎo)電性也較 FTO 更強(qiáng)，但目前其大規(guī)模鍍膜制備仍存在問題。目前 ITO 玻璃主要采用PVD 的方法制備。

底電極目前產(chǎn)業(yè)化完備，基本可直接購買使用，但相對光伏玻璃成本較高。由于 HJT 電池等已有技術(shù)需求 TCO 玻璃，目前底電極材料中的 TCO 玻璃已經(jīng)具有完備的產(chǎn)業(yè)化基礎(chǔ)，鈣鈦礦企業(yè)基本可以直接購買使用，但相對晶硅電池使用的普通光伏玻璃而言其價(jià)格昂貴，以目前的 26 元/平方米的價(jià)格而言，TCO 玻璃的價(jià)格在 50 元/平方米以上。后續(xù)仍需繼續(xù)降本，例如 HJT 中的三疊層降銦方案等。

頂電極基本采用 TCO 材料，目前產(chǎn)業(yè)化主要使用 PVD 或是蒸鍍。實(shí)驗(yàn)室中為了追求效率常會使用金或是銀等方案進(jìn)行頂電極的制備，不具備大規(guī)模量產(chǎn)化的基礎(chǔ)，因此目前產(chǎn)業(yè)中多采用 PVD 或是蒸鍍的方法將 TCO 制作成頂電極。

2.4 鈣鈦礦電池需四次激光刻蝕，起分片效果

激光工藝涉及到整個(gè)鈣鈦礦薄膜電池的制備流程，起分片效果。加工精度高、適用薄膜材料的激光是實(shí)現(xiàn)電路連接的關(guān)鍵，是整個(gè)鈣鈦礦電池制備的必備環(huán)節(jié)。鈣鈦礦電池需要分別進(jìn)行 3 次平行激光刻蝕（P1-P3），并完成 P4 的清邊，整體價(jià)值量約 10~20%。

在 P1-P3 的刻蝕環(huán)節(jié)，激光實(shí)現(xiàn)切割效果，使材料表面快速被加熱到汽化并形成槽線，從而可以形成阻斷電流導(dǎo)通的單獨(dú)模塊，起分片效果，以實(shí)現(xiàn)增大電壓和串聯(lián)電池的目標(biāo)。高質(zhì)量薄膜的加工是鈣鈦礦電池的重要特性，激光工藝關(guān)系到薄膜的損傷缺陷以及被切面的平整光滑程度，這類因素會共同影響電池的效率和壽命。因此，精密激光設(shè)備在鈣鈦礦薄膜電池中具有很高的重要性。

P1 激光刻蝕：在透明導(dǎo)電電極 TCO 沉積后，和電荷傳輸層沉積前，進(jìn)行激光刻蝕，以形成彼此獨(dú)立的條形導(dǎo)電電極；

P2 激光刻蝕：在第二電荷傳輸層沉積后，底電極沉積之前，進(jìn)行激光刻蝕，去除 HTL/鈣鈦礦層/ETL，留下 TCO 層，形成一個(gè)空縫。進(jìn)行底電極層沉積時(shí)金屬會填滿這個(gè)空縫，從而將一個(gè)電池的底電極與下一個(gè)電池的透明頂電極相連；

P3 激光刻蝕：去除相鄰電池的底電極/HTL（空穴層）/鈣鈦礦層/ETL（電子層），留下TCO 層，從而實(shí)現(xiàn)分離效果；

P4 清邊：去除薄膜的邊緣區(qū)域，利用激光劃線劃分出區(qū)域后進(jìn)行清除。

2.5  封裝對穩(wěn)定性至關(guān)重要，通常采用POE材料

為了避免外部環(huán)境因素和分解泄漏等導(dǎo)致鈣鈦礦結(jié)構(gòu)或其它功能層被破壞，封裝是一種有效的解決方法。

常見的封裝方式大致可分為兩類：一種是完全覆蓋封裝，通常在模塊頂部制備封裝層；另一種是邊緣封裝，在模塊周圍放置密封劑。對于完全覆蓋封裝，既可以使用聚合物作為封裝材料，也可以采用原子沉積法制備隔絕水氧的薄膜，其優(yōu)勢在于保護(hù)效果更好，但是對鈣鈦礦層以及其它功能層影響較大，并且由于其直接接觸鈣鈦礦功能層，所以對其透光率有較高要求。邊緣封裝優(yōu)勢在于可以減少對接觸層的影響，降低封裝材料與鈣鈦礦發(fā)生副反應(yīng)的可能性，同時(shí)對材料透光率的要求較低，但封裝效果會相應(yīng)降低。為了進(jìn)一步增加阻水效果，可以在邊緣封裝過程中加入干燥劑。封裝設(shè)備可以與晶硅行業(yè)共用。

鈣鈦礦太陽能電池封裝材料和工藝需要滿足以下要求：（1）化學(xué)惰性，在封裝過程中可以和鈣鈦礦器件直接接觸，且不會對鈣鈦礦材料、傳輸層材料或者器件結(jié)構(gòu)造成破壞；（2）材料具有長久的阻水阻氧和阻紫外的特性；（3）由于鈣鈦礦材料和電荷傳輸材料的低耐熱性，封裝過程需要在低溫下（通常小于 150℃）進(jìn)行；（4）成本低、易于加工、綠色環(huán)保。

鈣鈦礦通常用 POE 而非 EVA 封裝。由于鈣鈦礦材料比較敏感，因此鈣鈦礦電池在封裝的要求相比晶硅電池更高，一般采用 POE 膠膜而不能采用 EVA 膠膜，主要原因有兩點(diǎn)：一是 EVA 膠膜的水汽透過率較高，晶硅可以接受的水汽透過率鈣鈦礦不能接受；二是EVA 膠膜降解分解會產(chǎn)生醋酸，對鈣鈦礦材料造成腐蝕，降低電池性能。

2.6 疊層電池具有產(chǎn)業(yè)化潛力，二端四端各有千秋

疊層電池通過將寬帶隙電池與窄帶隙電池串聯(lián)，能更加合理地利用全光譜范圍內(nèi)的光子，減少能量損失，是突破單結(jié)電池效率很重的重要方法。硅電池帶隙為 1.1 eV，非常適合作疊層電池底電池，鈣鈦礦具有諸多優(yōu)點(diǎn)，是制造頂電池的好的候選材料。

兩端鈣鈦礦/晶硅疊層電池有鈣鈦礦/HJT 疊層和鈣鈦礦/TOPCon 疊層電池兩類。目前鈣鈦礦/晶硅疊層電池實(shí)驗(yàn)室效率達(dá) 29.8%，是目前疊層電池的主流。