钙钛矿学习2 一、钙钛矿结构和原理,导电玻璃初步学习TCO材料都是透明的(ITO就是一种优质的TCO),光线可以通过,通过后,钙钛矿吸... 

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钙钛矿学习2 一、钙钛矿结构和原理,导电玻璃初步学习TCO材料都是透明的(ITO就是一种优质的TCO),光线可以通过,通过后,钙钛矿吸... 

2023-07-06 13:39| 来源: 网络整理| 查看: 265

来源:雪球App,作者: 何时躺平,(https://xueqiu.com/3047840539/228631914)

一、钙钛矿结构和原理,导电玻璃初步学习

TCO材料都是透明的(ITO就是一种优质的TCO),光线可以通过,通过后,钙钛矿吸收光子,然后ETL层(和ito对应)传输电子,阻碍空穴,HTL层(和金属层对应)传输空穴,阻碍电子,最后电子和空穴分别被传输积累到负极和正极,然后正负极通过电阻物联通,产生电流。

然后这个ITO是一种透明导电层,在太阳能电池中作为透光层,同时作为电极(一般为正极,另一个电极一般以金属银或铝作为背电极)使用。

所以TCO是有2大作用:1、透光;2、导电(导的是电子),然后ITO刷到玻璃上就变成了导电玻璃。

然后这个光照面都是又ITO(或者FTO吧,也是一种类似ITO的材料,但是FTO导电性没和通光性没有ITO好,但是FTO成本更便宜,或者是IZO、AZO),各有不同,看下面这个研报是这样说的:

各有优劣,上图这个是2010年的数据了,来看看最新的说法:

除了产品本身特性,TCO 玻璃的实际表现还与其他镀膜层材料的选择有关,尤其是钙钛矿 电池上,由于钙钛矿材料的不同,不同 TCO 玻璃呈现出的效果也不同。如在以锡为金属离 子的钙钛矿电池上使用 FTO 玻璃的转化效率比 ITO 玻璃高;在含有溴离子的钙钛矿电池上, 使用 IZO 和 ITO 玻璃的光电转化效率远高于(写是远高于)使用 AZO 玻璃的。 不管IZO还是ITO,那都是有I的吧,这个I就是铟(ITO氧化铟锡是一种混合物,透明茶色薄膜或黄偏灰色块状,由90%In2O3和10% SnO2混合而成),之前主任说钙钛矿到10GW量产,说ITO这玩意儿就改缺了,不知道后面有没有无I的材料啊,如果没有无I材料,那缺了以后倒是ITO靶材企业赚钱还是I金属企业赚钱啊,还是说2个慢慢都赚钱啊?继续学习吧。

TCO 靶材种类丰富,价格差别较大。TCO 玻璃的性质由 TCO 靶材直接决定,同时通过改 变其中的掺杂物质也可在不同方面增强 TCO 的性能。TCO 靶材是影响 TCO 玻璃成本的重 要因素之一,其价格与所需要的金属元素(或)价格相关。ITO 的原料铟较为稀有,因此 ITO 玻璃成本较高,而 FTO 和 AZO 的原料主要是锡和锌,相对更易得且价格较低,因此 后两者的成本相对较低。另一方面,铟的毒性强于锡和锌,使用不当或对环境有一定污染。

————-这里也就是说不一定就是都用ITo,要综合考虑

TCO 靶材的制作壁垒较高,其质量、尺寸和纯度均会影响镀膜层的平整性和一致性。目前 TCO 靶材(尤其是大尺寸高纯靶材)基本被住友和三井等日韩企业垄断,国内企业如先导 薄膜(未上市)、壹纳光电(未上市)、江丰电子已在部分靶材上实现国产 化,但盈利水平较低。据江丰电子年报,2020 年(2021 年未披露相关数据)其太阳能电 池靶材营收 0.2 亿元,毛利率 13.8%。

  ——-——-这个意思就是说靶材企业有技术壁垒,也就是说就算用I,I涨价,那么有技术壁垒的ITO企业那肯定更得涨价。所以看有核心技术的ITO企业应该没啥问题吧,先不用看I金属企业也行吧。

二、标准工艺及设备

直接转发大神的贴:网页链接

里面已经说的很清楚了,我就是没看懂,自己又研究了一下,另外借用大神的一些图片和内容,自己再学习下

这个图是神图,流程说的非常清楚了,然后我自己话了个理解图,把价值量标进去了

可以看到关键点是3和4、分别占价值量的35%和25%,另外第2、6都是用PVD设备,价值量占20%(但是专家说第6步也可以用RPD设备,只要电极改用TCO材料就行,也就是说而已不用PVD,另外PVD厂商很多,技术含量不高,竞争激烈),所以重点关注沉积钙钛矿第二电荷传输层的设备。清洗设备占比9%,价值量也不高,激光划刻一共才占6%,封装3.5%感觉都没必要重点关注了。

这个图是标准工艺而已,实际工艺中的第3、4步估计会发生变化并变得更加复杂,也许会增加涂覆或成膜次数来提高转换率。

最后来看一下设备厂商,首先借用倾琉大神的内容

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综上钙钛矿光伏电池制备的设备主要有:涂覆机RPD或PVD设备蒸镀机以及封装用的层压机。

涂覆机RPD是生产环节中最贵设备

1.涂覆机——目前国内量产设备主要来源是上海德沪以及钙钛矿光伏电池企业——众能光电(产能相对小)。

2.PVD设备——供应商众多,且价格相对较低,但是PVD工艺对薄膜损伤大,转换效率相对低,国内包括迈为股份、钧石能源、捷佳伟创、理想万利晖等。

3.RPD设备——价格高、厂家目前有捷佳伟创、晟成光伏(京山轻机子公司)

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我补充几点:

1、捷佳伟创有RPD 有PVD 要重点关注;

2、晟成光伏(京山轻机子公司)是100%控股的,主要技术是清洗和RPD,也重点关注

3、上海德沪没上市,狭缝涂布 价值量还是很大的,上市的话要重点关注;

4、杭州众能也没上市,西子洁能参股了10%的股份,然后众能产清洗机、第3步的真空蒸镀(大神说产能相对少)、还产激光划刻(这个价值量太低),所以重点还是关注德沪吧。

5、只能生产PVD的厂商其实不用看了

三、补充一下TCO的在线镀膜和离线镀膜

不同类型的镀膜工艺各有优劣,CVD 镀膜具有良好的阶梯覆盖性能,便于制备复合产物, 且其沉积相比 PVD 工艺较高。膜层厚度方面,CVD 镀层厚度高于 PVD 镀层,但其膜层表 面会比基板粗糙,而 PVD 镀层的表面粗糙程度则与基板表面相近。绕镀性上,CVD 工艺可 将膜层镀在基板的各个表面,而 PVD 工艺在背面和侧面的镀膜效果欠佳。最后,由于 CVD 工艺会产生反应尾气,其通常会带有毒性和可燃性,处理不当可能会对设备和环境造成污 染。

对于原片厂商而言,TCO 镀膜可分为在线镀膜和离线镀膜,在线镀膜即将镀膜设备安装在 浮法玻璃生产线的锡槽上方,离线镀膜则是镀膜则是独立于玻璃产线之外。由于 PVD 设备 较大且结构较为复杂,因此无法用于在线镀膜;而 CVD 设备相对简单,可用于在线镀膜。 在线镀膜由于与玻璃生产同时进行,可以减少额外清洗、重新加热等工序,因此制造成本 比离线镀膜更低且沉积速度较快、产量较大,但因此也无法随时调整工艺参数导致灵活性 较差。离线镀膜设备可模块化设计,不仅可以根据客户需求调整配方和工艺参数,产能调 整也较为方便。在膜层特性上,在线镀膜的膜层硬度较高,因此其又被称为硬镀膜,但在 透过率上在线镀膜的产品略低于离线镀膜的产品。 但是从全生命周期来看,在线镀膜的设备具有较强的专用性,且窑炉投产后改变玻璃生产 线较难(需要在窑炉的锡槽上方预留空间),因此具有较高的退出成本。同时,当前在线镀 膜工艺主要用来生产薄膜光伏电池用的 FTO 玻璃,其原料将使用氟进行掺杂,会对窑炉有 一定污染,可能降低窑炉的使用寿命。在薄膜组件需求尚未兴起时,超白浮法玻璃企业投 资在线镀膜较为谨慎。(但是如果薄膜逐渐兴起后,按主任的说法,玻璃窗改造CVD也很简单,而且主任说下游厂商很愿意买TCO以后的玻璃,成本低啊



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