鈣鈦礦太陽能電池產線工藝環節介紹

鈣鈦礦太陽能電池技術是一種包含鈣鈦礦結構化合物作為光捕獲活性層的太陽能電池，鈣鈦礦具有寬吸收光譜、快速電荷分離、電子和空穴傳輸距離長、載流子分離壽命長等固有特性。但與其他成熟的太陽能技術相比，鈣鈦礦太陽能電池技術仍處于商業化的早期階段，鈣鈦礦太陽能電池實際器件制造的主要問題是薄膜質量和厚度。美能SP200探針式臺階儀能幫助用戶從實驗室研發到產線質量控制的完美把控，可通過不同位置的多點自動測量確認整片硅表面上薄膜的準確厚度，且做到無接觸損傷的精準測量。

鈣鈦礦太陽能電池制造工藝

鈣鈦礦產線工藝主要包括鍍膜、涂布/印刷、刻蝕和封裝等環節。目前鈣鈦礦的生產技術路線尚未標準化，不同鈣鈦礦太陽能電池的生產廠商往往會采用不同的工藝和技術路線。

鈣鈦礦產線工藝與組件結構對應概覽圖

鍍膜環節

鍍膜環節制備各功能層和電極層，是鈣鈦礦電池的關鍵工藝。空穴傳輸層、鈣鈦礦層、電子傳輸層、TCO層和背電極的制備過程中均涉及鍍膜。鈣鈦礦組件鍍膜環節主要使用物理氣相沉積技術（PVD），即在真空條件下，采用低電壓、大電流的電弧放電技術，利用氣體放電使靶材蒸發并使被蒸發物質與氣體都發生電離，利用電場的加速作用，使被蒸發物質及其反應產物沉積在工件上。

根據反應方法不同，PVD工藝可以分為蒸鍍、磁控濺射鍍和反應式等離子體鍍（RPD），其中：

①蒸鍍成熟度較高，薄膜純度高但其過程溫度較高，薄膜附著力較差，主要應用于金屬和有機材料電極；

②磁控濺射鍍的薄膜附著力較強，過程溫度較低但是會產生厚度不均勻的問題，主要應用于金屬氧化物電極；

③RPD的薄膜質量更高，對襯底的轟擊損傷較小，成膜速度更快，但是設備成本較高。真空蒸鍍工藝示意圖磁控濺射鍍膜工藝示意圖

涂布/印刷環節

涂布和印刷工藝主要用于生產鈣鈦礦層，并且在實驗室中已經開始嘗試使用這兩項技術生產空穴傳輸層和電子傳輸層。其中濕法涂布工藝的可控性強，已經成為主流工藝；而印刷工藝用于生產印刷型鈣鈦礦組件，適用范圍有限。

涂布與印刷工藝：（a）刮涂、（b）狹縫涂布、（c）噴墨印刷、（d）噴涂、（e）絲網印刷、（f）凸版印刷和（g）凹版印刷

涂布技術可以分為刮涂、輥涂以及狹縫涂布等，其中狹縫涂布是主流工藝。

①狹縫涂布技術是一種高精度涂布方式，工作原理為涂布液沿著涂布模具的縫隙擠壓噴出而轉移到基材上，具有涂布速度快、精度高、濕厚均勻、漿料利用率高、可同時進行多層涂布等優點。

②刮涂的工作原理是使用刮刀刮掉基材上的過量涂料，具體工作原理是將過量漿料涂在薄膜基材上，在基材通過涂輥與刮刀之間時刮掉多余漿料，并由此在基材表面形成一層均勻的涂層，刮刀與基材之間的間隙決定了涂層厚度。優點是易于控制涂布量和涂布精度，適用于高固含量和高黏度的漿料，但存在這種刮刀具在刮涂過程中可能會對器件表面造成損傷。

③輥涂的工作原理是涂輥轉動帶動漿料，通過刮刀間隙來調節漿料轉移量，并利用背輥和涂輥的轉動將漿料轉移到基材上，優缺點和刮涂類似。

刻蝕環節

刻蝕環節用于切割子電池，激光刻蝕已經成為主流方法。激光刻蝕的主要目的是使用激光劃線打開膜層，阻斷導通，從而形成單獨的模塊、實現電池分片，主要用于P1、P2和P3層。通常情況下P1為TCO導電玻璃，P2是鈣鈦礦吸光層，P3則一般是鍍金或者鍍銀材料。在進行激光刻蝕的過程中，一般需保證激光刻蝕線寬與刻蝕線間距精確度，并且不會對之前的層級造成損傷。P4 層則主要利用激光設備實現激光清邊，對電池的邊緣進行絕緣處理，去除無效區域。

鈣鈦礦激光工藝

封裝環節

為了避免外部環境因素和分解泄漏等導致鈣鈦礦結構或其它功能層被破壞，封裝是一種最有效的解決方法。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，其優勢在于保護效果更好，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生副反應的可能性，同時對材料透光率的要求較低，但封裝效果會相應降低。為了進一步增加阻水效果，可以在邊緣封裝過程中加入干燥劑。封裝設備可以與晶硅行業共用。

（a）保護層作為封裝材料覆蓋活性區；（b）將密封膠置于在活性區邊緣

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