鈣鈦礦
(資料圖片僅供參考)
鈣鈦礦是指一大類(lèi)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(jiǎn)寫(xiě)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(wú)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(chǎng)景多等方面的優(yōu)勢(shì)與發(fā)展?jié)摿Γ吮姸喔咝Q芯克推髽I(yè)單位對(duì)其開(kāi)展研究。單結(jié)鈣鈦礦電池作為薄膜電池的一種,為各類(lèi)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(wú)底層改動(dòng)要求等優(yōu)勢(shì);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(shì),理論上或更適合晶硅疊層路線(xiàn)。
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(wú)機(jī)鹽類(lèi)設(shè)備技術(shù)和工藝技術(shù)成熟。
PEAl、FAI、MAI等有機(jī)鹽類(lèi)材料涉及到材料高溫分解的問(wèn)題,鈣鈦礦層無(wú)機(jī)和有機(jī)共蒸鍍組分調(diào)控的問(wèn)題,蒸鍍工藝技術(shù)參數(shù)在摸索研究測(cè)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(shì)
蒸鍍技術(shù)在材料成膜過(guò)程中優(yōu)勢(shì)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?xún)?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(shì)就更加明顯,在OLED顯示行業(yè)已是被成功驗(yàn)證過(guò)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(zhǎng),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(xiàn)或者干/濕混合技術(shù)路線(xiàn)相比(嚴(yán)格意義上講,鈣鈦礦電池完整技術(shù)路線(xiàn)都是干/濕混合),純干法路線(xiàn)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(xiàn),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(guò)程中基板在不同設(shè)備間上下翻轉(zhuǎn)的問(wèn)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(guò)程中溶劑和材料污染車(chē)間環(huán)境的問(wèn)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(xiàn)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(xiàn),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。
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