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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

2024-05-29 18:25 來源:中國(guó)企業(yè)網(wǎng) 次閱讀
 
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(guó)內(nèi)率先推出GW級(jí)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(cè)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(jiǎn)單結(jié)構(gòu)、低成本和多元化應(yīng)用場(chǎng)景等一系列優(yōu)勢(shì),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(shì)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(guó)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(zhǎng),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(duì)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(duì)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(jí)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(jìng)爭(zhēng)力,設(shè)備國(guó)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(guó)三興機(jī)械等國(guó)外廠商技術(shù)優(yōu)勢(shì)明顯。近年來以曼恩斯特為代表的國(guó)內(nèi)企業(yè)不斷實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破,打破了國(guó)外壟斷,正持續(xù)加快國(guó)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(guó)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(guó)家級(jí)專精特新“小巨人”企業(yè),曼恩斯特現(xiàn)已具備GW級(jí)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(jí)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(cè)試及規(guī)模量產(chǎn)的能力,為國(guó)內(nèi)鈣鈦礦電池制備的規(guī)?;慨a(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(duì)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(jí)量產(chǎn)平板涂布系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)特性

  ·涂布程序多段式可調(diào)節(jié);
  ·涂布均一性可達(dá)≤5%;
  ·Y軸氣浮設(shè)計(jì)確保涂層精度及長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定性;
  ·配備多個(gè)檢測(cè)傳感器;
  ·配備減震結(jié)構(gòu),保證涂布過程穩(wěn)定性;
  ·可實(shí)現(xiàn)涂布過程自動(dòng)化清洗;
  ·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(guó)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(tái),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(jí)封裝的實(shí)驗(yàn)測(cè)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(cè)試評(píng)估工作,積累了各類材料的涂布數(shù)據(jù)庫,根據(jù)測(cè)試反饋工藝流程優(yōu)化改善,已為國(guó)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(tái),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(jí)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(cè)數(shù)據(jù),經(jīng)財(cái)信證券預(yù)測(cè)2025年在樂觀、中性、悲觀估計(jì)下對(duì)應(yīng)42.5、34、22.5億元設(shè)備市場(chǎng)空間,2026年對(duì)應(yīng)154、112、84億元設(shè)備市場(chǎng)空間。

  后續(xù),曼恩斯特將持續(xù)保持對(duì)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(jí),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。

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