【方昇技术】更适合晶硅叠钙钛矿的技术路线

钙钛矿

钙钛矿是指一大类化合物，具有与矿物钙钛氧化物相同的晶体结构，其化学式成分简写为ABX3，其中A代表有机分子，B代表金属（如铅或锡），X代表卤化物（如碘或氯）。钙钛矿电池，是采用具有钙钛晶体结构的有机无机杂化物的金属卤化物半导体作为吸光层材料（厚度0.1-0.5um）的电池，属于第三代光伏电池。

由于钙钛矿在极限效率高、量产成本低、应用场景多等方面的优势与发展潜力，吸引了众多高校研究所和企业单位对其开展研究。单结钙钛矿电池作为薄膜电池的一种，为各类膜层堆叠三明治结构。其中，钙钛矿电池吸光层制备工艺总体参照硅基薄膜、铜铟镓硒薄膜等薄膜光伏制备工艺，分为湿法工艺和干法工艺。其中，湿法工艺又分为狭缝涂布和丝网印刷。湿法工艺溶液涂布法具有原料利用率高，成本较低，生产速率快，设备兼容度较高，钙钛矿层配方变化对涂布设备无底层改动要求等优势；而干法工艺真空镀膜法具有大面积厚度和均匀性更好控制对基底平整度要求低等优势，理论上或更适合晶硅叠层路线。

(资料图片仅供参考)

可蒸镀的钙钛矿材料

目前蒸镀C60、BCP等传输层，Ag、Au、Cu、Al等电极层，MgF、LiF等修饰层，PbI2、CsI、PbCl2等无机盐类设备技术和工艺技术成熟。

PEAl、FAI、MAI等有机盐类材料涉及到材料高温分解的问题，钙钛矿层无机和有机共蒸镀组分调控的问题，蒸镀工艺技术参数在摸索研究测试中，好在已有一些企业和单位已找到相关解决方案。

蒸镀技术的优势

蒸镀技术在材料成膜过程中优势较多，主要体现在成膜均匀性和重复性好、膜层厚度控制精度高、膜层保型性好。

钙钛矿电池结构中材料厚度均一性和重复性控制在5%以内，蒸镀设备实际成膜能力要比这个好，特别是对于钝化层，材料比较薄，比如2nm左右，蒸镀成膜的优势就更加明显，在OLED显示行业已是被成功验证过的。

此外，由于热蒸发是分子级成膜，对于基底的选择容忍度高，特别是对于晶硅叠钙钛矿技术，由于硅片绒面一般在微米级别，蒸镀成膜可以做到很好的保型性，有利于后续膜层的生长，不易产生空洞从而形成漏电流降低器件效率，最终获得很好的生产稳定性。

同湿法路线或者干/湿混合技术路线相比（严格意义上讲，钙钛矿电池完整技术路线都是干/湿混合），纯干法路线还有一个特点是制程单一，因为工艺设备都是真空设备，各自间可以很好的链接。

反观干/湿混合路线，需要在涂布、VCD、PVD等设备间，从大气到真空环境多次制程转换，同时，也能避免流程过程中基板在不同设备间上下翻转的问题，提升整体生产节拍和产能。

此外，全真空的环境可以减少生产过程中溶剂和材料污染车间环境的问题。

总 结

通常情况下，钙钛矿电池企业在实验室阶段各种技术路线均会尝试进行初步论证，但最终选择哪种工艺技术路线，都还需要时间进行工艺优化论证，为实现GW级规模产业化做准备。