突破量產(chǎn)技術(shù)壁壘，曼恩斯特破解鈣鈦礦電池大面積涂布難題

導(dǎo)語：在鈣鈦礦電池領(lǐng)域，產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程依然面臨諸多挑戰(zhàn)，其中鈣鈦礦膜層大面積、低成本、高效率的制備是目前產(chǎn)業(yè)化的核心難點(diǎn)。圍繞上述問題，曼恩斯特潛心研發(fā)、自主創(chuàng)新，在國內(nèi)率先推出GW級量產(chǎn)平板涂布系統(tǒng)（涂布幅寬2.4m），該產(chǎn)品現(xiàn)已擁有實(shí)物樣機(jī)，且具備在大面積內(nèi)開展實(shí)驗(yàn)測試及規(guī)模量產(chǎn)的能力，開辟了大面積鈣鈦礦電池涂布的最新路徑，給行業(yè)未來發(fā)展帶來新曙光。

一、鈣鈦礦電池面臨挑戰(zhàn)，大面積涂布亟待突破

鈣鈦礦電池作為第三代光伏產(chǎn)品，具備高光電轉(zhuǎn)化效率、簡單結(jié)構(gòu)、低成本和多元化應(yīng)用場景等一系列優(yōu)勢，承載著進(jìn)一步降低光伏度電成本、實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)的重任。由于硅料、硅片價(jià)格持續(xù)上漲，相較于傳統(tǒng)太陽能電池，鈣鈦礦電池的成本優(yōu)勢和商業(yè)價(jià)值愈發(fā)明顯，產(chǎn)業(yè)化潛力巨大。然而，在邁向產(chǎn)業(yè)化前，鈣鈦礦電池仍面臨諸多挑戰(zhàn)。

鈣鈦礦膜層的產(chǎn)業(yè)化制備技術(shù)有多種，不同技術(shù)工藝的難度也各有不同，目前國內(nèi)鈣鈦礦膜層制備的主流方案還是以狹縫涂布為主。鈣鈦礦光吸收層是一種半導(dǎo)體材料，除了要均勻地涂布外，還必須控制結(jié)晶質(zhì)量，減少晶界和缺陷的產(chǎn)生，而且要加上溶劑萃取、退火結(jié)晶等后續(xù)工藝，需要與涂布緊密配合；同時(shí)，鈣鈦礦濕膜溶劑易揮發(fā)，一旦涂布成膜過程時(shí)間過長，容易造成起始和結(jié)束位置結(jié)晶形貌的重大差異，這些都對涂布技術(shù)提出了更高要求。

作為核心工藝環(huán)節(jié)，涂布對鈣鈦礦電池的效率和壽命有著至關(guān)重要的影響。尤其在實(shí)驗(yàn)室邁向中試以及GW級量產(chǎn)的過程中，如何使得大面積涂布保持良好的均一性（包含始端和末端）、如何盡可能間距更短地除邊、更快速地涂布且避免膜破、保持結(jié)晶的均一性（風(fēng)刀和VCD的均一性）等問題，均是鈣鈦礦電池產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程需要解決的重要課題，大面積涂布亟待技術(shù)突破。

二、量產(chǎn)鑄就核心競爭力，設(shè)備國產(chǎn)化降本可期

制備鈣鈦礦膜層的精密涂布設(shè)備，日本東麗、韓國三興機(jī)械等國外廠商技術(shù)優(yōu)勢明顯。近年來以曼恩斯特為代表的國內(nèi)企業(yè)不斷實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破，打破了國外壟斷，正持續(xù)加快國產(chǎn)替代進(jìn)程。目前，曼恩斯特涂布產(chǎn)品涵蓋GW、中試以及實(shí)驗(yàn)室的單結(jié)、疊層涂布設(shè)備，可以根據(jù)不同客戶的要求快速響應(yīng)，提供手套箱、自動(dòng)化等定制化涂布整線技術(shù)解決方案，助力客戶電池（組件）轉(zhuǎn)化效率大幅提升。

作為國內(nèi)首家擁有2.4m涂布模頭、高精密注射泵及輔助結(jié)晶等多項(xiàng)自研技術(shù)的國家級專精特新“小巨人”企業(yè)，曼恩斯特現(xiàn)已具備GW級量產(chǎn)平板涂布系統(tǒng)產(chǎn)品（涂布幅寬2.4m）的供應(yīng)能力，節(jié)拍快，除邊小，納米級的大面積涂層厚度可控性強(qiáng)，膜厚均勻性高，在提升效率和克服工藝難題上取得了突破性進(jìn)展，該產(chǎn)品現(xiàn)已擁有實(shí)物樣機(jī)，且具備在大面積內(nèi)開展實(shí)驗(yàn)測試及規(guī)模量產(chǎn)的能力，為國內(nèi)鈣鈦礦電池制備的規(guī)模化量產(chǎn)叩響了大門。

由于鈣鈦礦的晶體結(jié)構(gòu)特性，隨著制備面積的增大，如果不能對其進(jìn)行完全干燥，將會(huì)產(chǎn)生結(jié)晶而導(dǎo)致表面出現(xiàn)縫隙或氣泡，從而影響電池的穩(wěn)定性。曼恩斯特自主研發(fā)的真空干燥預(yù)結(jié)晶系統(tǒng)，采用高密閉性真空腔體，具備快速抽氣能力，掌握多段式壓力下降控制邏輯，支持極限底壓和壓力保持功能，更加適合鈣鈦礦輔助結(jié)晶的需求。

GW級量產(chǎn)平板涂布系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)特性

l 涂布程序多段式可調(diào)節(jié)；

l 涂布均一性可達(dá)≤5%；

l Y軸氣浮設(shè)計(jì)確保涂層精度及長時(shí)間穩(wěn)定性；

l 配備多個(gè)檢測傳感器；

l 配備減震結(jié)構(gòu)，保證涂布過程穩(wěn)定性；

l 可實(shí)現(xiàn)涂布過程自動(dòng)化清洗；

l 有預(yù)涂或預(yù)擠出等設(shè)計(jì)，確保設(shè)備運(yùn)行時(shí)狹縫模頭內(nèi)無氣泡

三、曼恩斯特助力產(chǎn)業(yè)化，鈣鈦礦前景星辰大海

2023年8月，曼恩斯特與中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院共同組建的鈣鈦礦薄膜太陽能電池聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室正式揭牌成立，該實(shí)驗(yàn)室是鈣鈦礦光伏器件機(jī)理探索和鈣鈦礦電池制程工藝研究的重要平臺，通過自研的定制化涂布模頭、高精密注射泵等關(guān)鍵技術(shù)，形成了大尺寸鈣鈦礦產(chǎn)業(yè)化“配方-工藝-設(shè)備”協(xié)同研究的開發(fā)能力，完成了大面積溶液薄膜均勻涂布及結(jié)晶一體化布局。該實(shí)驗(yàn)室還可以支持面板顯示、半導(dǎo)體晶圓涂膠及板級封裝的實(shí)驗(yàn)測試，能夠完成正負(fù)光阻、鈣鈦礦功能層、芯片封裝層、高低膜厚涂層、高低粘度涂層等各類材料的涂布與涂布效果測試評估工作，積累了各類材料的涂布數(shù)據(jù)庫，根據(jù)測試反饋工藝流程優(yōu)化改善，已為國內(nèi)多所高校和企業(yè)提供服務(wù)，搭建了良好的產(chǎn)學(xué)研溝通平臺，促進(jìn)科研成果向生產(chǎn)落地轉(zhuǎn)化。

目前，鈣鈦礦設(shè)備仍處于探索期，以定制化需求、試驗(yàn)性需求為主，設(shè)備產(chǎn)能也較小，目前100MW線設(shè)備投資額約1億元左右，換算至GW產(chǎn)線相當(dāng)于投資額10億。預(yù)計(jì)實(shí)現(xiàn)GW級量產(chǎn)后，由于規(guī)模效應(yīng)和產(chǎn)線優(yōu)化，設(shè)備投資有望實(shí)現(xiàn)明顯下降。結(jié)合中商情報(bào)網(wǎng)的預(yù)測數(shù)據(jù)，經(jīng)財(cái)信證券預(yù)測2025年在樂觀、中性、悲觀估計(jì)下對應(yīng)42.5、34、22.5億元設(shè)備市場空間，2026年對應(yīng)154、112、84 億元設(shè)備市場空間。

后續(xù)，曼恩斯特將持續(xù)保持對相關(guān)技術(shù)路線的關(guān)注及研究，積極搶抓鈣鈦礦機(jī)遇，不斷進(jìn)行版本的迭代升級，以優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品和專業(yè)的服務(wù)為客戶持續(xù)創(chuàng)造價(jià)值，以領(lǐng)先的涂布解決方案助力鈣鈦礦產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，攜手行業(yè)創(chuàng)造更加高效、可持續(xù)的未來，共赴星辰大海。