本周关注：郑煤机、三一重工、联赢激光、高测股份
　　本周核心观点：关注国家投资为主的经济复苏主题，如地产、煤矿等产业链相关设备，同时关注成长板块底部修复机会
　　钙钛矿电池的核心层“钙钛矿层”主要包括两类镀膜方法：目前钙钛矿层薄膜的制备主要有溶液法、气相法两类工艺，可单独或组合使用。1）溶液法（湿法）：溶液法内部可细分为一步溶液法、两步溶液法，两步溶液法中又分为分布浸渍法和两步旋涂法。溶液法的核心思想是将钙钛矿层所需的有机、无机材料配置成前驱体溶液，并通过涂布设备涂在基底表面，此后经过退火溶液蒸发，在溶液干燥结晶过程中，溶液形成晶核，再结晶变为晶体，因此又称为湿法；2）气相法（干法）：气相法内部可分为双源共蒸、单源蒸发、分布气相沉积法。其原理主要是依靠真空蒸镀设备的蒸发源加热，使钙钛矿层需要的有机、无机靶材蒸发升华气态粒子，气态粒子快速从蒸发源向基片表面输送，气态粒子附着在基片表面形核、长大成固体薄膜，因此又称为干法。3）干湿结合法：溶液两步法中存在溶质的再溶解，因此在长时间的反应中经常会引起钙钛矿薄膜的再溶解而破坏薄膜的致密性，采用气相法可以避免这一过程，因此干湿结合法是首先使用湿法涂布无机层，再使用干法蒸镀有机层。
　　总量上湿法占比更高，趋势上干法近2年上升更明显。我们通过统计专利布局、钙钛矿电池&设备公司公开新闻角度分析目前两种工艺的实际进度与发展趋势。1）总量：湿法相关专利最多且发展时间较长，2014年就有相关专利；干法专利数和发展时长次之，干湿结合法相关专利最少且最新，2021年首次出现。2）趋势：2021/2022年钙钛矿企业相关专利布局总数热度回升，其中湿法相较2018-2020年的平均水平差异不大，但干法相关专利数相较2018-2020年的平均水平有较大幅度的上升，同时2021年开始首次出现了干湿法相结合的专利布局。3）各家布局：协鑫纳米、黎元新能源、曜能科技湿法专利相对突出，纤纳光电、极电光能、众能光电则是选择湿法、干法专利同时布局。目前来看不同薄膜制备方法仍处于两种技术并存发展的状态。
　　工艺上涂布与蒸镀各具优劣势：涂布法具有操作简单、方便调控、成膜速度快、原料利用率高、成本低、设备兼容度较高的特点，但存在成膜质量较差，存在较多的薄膜缺陷，导致载流子难以分离和扩散的问题，限制了能量转换效率的提升。蒸镀法制备的薄膜在均匀性、致密性、缺陷程度等方面表现更佳，在大面积成膜方向上更具有潜力，但是存在薄膜沉积速率慢，生产效率低，靶材利用率低，设备价格较高，设备兼容性较差等缺点。
　　设备上涂布难点在刀头和控制，蒸镀难点在蒸发源和控制：涂布设备根据刀头分为刮刀涂布和狭缝涂布，狭缝涂布效果更好且可为无接触式涂布，目标液膜的参数可以通过控制系统的参数设定进行精确的数字化设计，刀头的选择和控制系统的精细度对膜的厚度、均匀度影响大。蒸镀设备的工艺难点在于蒸发源的加热性能和对蒸发速率的控制能力，两者对薄膜厚度、均匀度影响大。
　　投资建议：建议关注布局钙钛矿蒸镀设备的：京山轻机、奥来德。
　　风险提示：1）钙钛矿大面积制备工艺突破不如预期。2）钙钛矿商业化不如预期。3）钙钛矿企业融资不如预期。
　　
　　

研究报告全文：一周解一惑系列2023年01月15日钙钛矿层薄膜制备中涂布蒸镀设备的对比选择本周关注郑煤机三一重工联赢激光高测股份推荐维持评级本周核心观点关注国家投资为主的经济复苏主题如地产煤矿等产业链相关设备同时关注成长板块底部修复机会TableAuthor钙钛矿电池的核心层钙钛矿层主要包括两类镀膜方法目前钙钛矿层薄膜的制备主要有溶液法气相法两类工艺可单独或组合使用1溶液法湿法溶液法内部可细分为一步溶液法两步溶液法两步溶液法中又分为分布浸渍法和两步旋涂法溶液法的核心思想是将钙钛矿层所需的有机无机材料配置成前驱体溶液并通过涂布设备涂在基底表面此后经过退火溶液蒸发在溶液干燥结晶过程中溶液形成晶核再结晶变为晶体因此又称为湿法2气相法干法气相法内部可分为双源共蒸单源蒸发分布气相分析师李哲执业证书S0100521110006沉积法其原理主要是依靠真空蒸镀设备的蒸发源加热使钙钛矿层需要的有电话13681805643机无机靶材蒸发升华气态粒子气态粒子快速从蒸发源向基片表面输送气邮箱lizheyjmszqcom态粒子附着在基片表面形核长大成固体薄膜因此又称为干法3干湿结合分析师占豪法溶液两步法中存在溶质的再溶解因此在长时间的反应中经常会引起钙钛执业证书S0100522090007电话15216676817矿薄膜的再溶解而破坏薄膜的致密性采用气相法可以避免这一过程因此干邮箱zhanhaomszqcom湿结合法是首先使用湿法涂布无机层再使用干法蒸镀有机层总量上湿法占比更高趋势上干法近2年上升更明显我们通过统计专利相关研究布局钙钛矿电池设备公司公开新闻角度分析目前两种工艺的实际进度与发1一周解一惑系列退役动力电池回收放量展趋势1总量湿法相关专利最多且发展时间较长2014年就有相关专时点将至20230108利干法专利数和发展时长次之干湿结合法相关专利最少且最新2021年首2一周解一惑系列低温银浆技术梳理及未次出现2趋势20212022年钙钛矿企业相关专利布局总数热度回升其来发展方向-202301023一周解一惑系列射线干法选煤技术前景中湿法相较2018-2020年的平均水平差异不大但干法相关专利数相较2018-广阔-202212262020年的平均水平有较大幅度的上升同时2021年开始首次出现了干湿法相4一周解一惑系列商业可控核聚变及先行结合的专利布局3各家布局协鑫纳米黎元新能源曜能科技湿法专利相受益产业链-20221218对突出纤纳光电极电光能众能光电则是选择湿法干法专利同时布局5一周解一惑系列压缩空气储能及产业链目前来看不同薄膜制备方法仍处于两种技术并存发展的状态梳理-20221211工艺上涂布与蒸镀各具优劣势涂布法具有操作简单方便调控成膜速度快原料利用率高成本低设备兼容度较高的特点但存在成膜质量较差存在较多的薄膜缺陷导致载流子难以分离和扩散的问题限制了能量转换效率的提升蒸镀法制备的薄膜在均匀性致密性缺陷程度等方面表现更佳在大面积成膜方向上更具有潜力但是存在薄膜沉积速率慢生产效率低靶材利用率低设备价格较高设备兼容性较差等缺点设备上涂布难点在刀头和控制蒸镀难点在蒸发源和控制涂布设备根据刀头分为刮刀涂布和狭缝涂布狭缝涂布效果更好且可为无接触式涂布目标液膜的参数可以通过控制系统的参数设定进行精确的数字化设计刀头的选择和控制系统的精细度对膜的厚度均匀度影响大蒸镀设备的工艺难点在于蒸发源的加热性能和对蒸发速率的控制能力两者对薄膜厚度均匀度影响大投资建议建议关注布局钙钛矿蒸镀设备的京山轻机奥来德风险提示1钙钛矿大面积制备工艺突破不如预期2钙钛矿商业化不如预期3钙钛矿企业融资不如预期本公司具备证券投资咨询业务资格请务必阅读最后一页免责声明证券研究报告1行业专题研究机械目录1什么是溶液涂布311溶液涂布的主要技术路线312涂布工艺流程513狭缝涂布设备72什么是真空蒸发镀膜1121真空镀膜的基本原理1122真空蒸发镀膜的工艺流程1223真空蒸发镀膜设备的商业化进程133钙钛矿层薄膜制备1831钙钛矿层薄膜制备方法1832技术最新进度专利布局公开新闻2133钙钛矿层制备的工艺难点2334涂布和蒸镀技术对比2435未来两种技术有望并存发展254相关标的2641奥来德2642京山轻机265风险提示28插图目录29表格目录29本公司具备证券投资咨询业务资格请务必阅读最后一页免责声明证券研究报告2行业专题研究机械1什么是溶液涂布11溶液涂布的主要技术路线1刮刀涂布法刮刀涂布法是一种利用刮刀与基底的相对运动通过刮板半月板将前驱体溶液分散到预制备基底上的一种液相制膜方法其中薄膜的厚度可通过前驱体溶液的浓度刮板与基底的缝隙宽度刮涂的速度和或风刀的压力大小进行控制2狭缝涂布法狭缝涂布法是一种将前驱体墨水存储在储液泵中并通过控制系统将其按照设定参数均匀地从狭缝涂布头中连续挤压至基底上以形成连续均匀液膜的一种沉积方法该方法是工业上液相连续制膜的常用技术狭缝涂布法有如下几个特点首先目标液膜的参数可以通过控制系统的参数设定进行精确的数字化设计例如沉积液膜的厚度可通过涂布头与基底的缝隙宽度基底移动速度储液泵给料速度风刀压力大小等进行预设定其次该方法是一种无接触式液膜制备技术在涂布过程中可避免基底平整度不好而导致的涂布头与基底的直接刮擦最后该技术可以将前驱液密封在一个密闭的储液罐中在前驱液沉积过程中可以保持其浓度不变保证实验的可重现性而且这样的密闭环境可以保证实验人员的安全有效地隔离人与有机溶剂的接触3喷涂法喷涂法是一种通过对喷枪内的前驱液施加压力使溶液从喷嘴喷出后分散成微小的液滴并均匀沉积到基底上的一种液相薄膜沉积技术该方法是一种易于扩展的大面积薄膜沉积技术典型的喷涂系统包括用于存储溶液的压力罐气动喷雾嘴和热板一般来讲按照喷涂的动力来源可将其分为三类即气动喷涂动力来源高压气体超声喷涂动力来源通过超声波震动以及电喷涂动力来源通过电斥力4喷墨打印法喷墨打印法是通过控制打印腔内压力的变化将前驱体墨水从打印头喷出并打印到预沉积基底上的一种薄膜沉积方法该方法也是一种非接触式的薄膜沉积技术喷嘴与基底之间没有机械应力而且对墨水的粘度要求较低这极大地提高了该沉积技术本身对基底材料的强度和表面粗糙度的容忍度当前驱液墨水被喷出时打印喷头和基板将按照预设程序进行相对运动并且前驱体墨水会被均匀地打印在相应的位置这样沉积前预先设计的图案即被直接印刷在基底上省本公司具备证券投资咨询业务资格请务必阅读最后一页免责声明证券研究报告3行业专题研究机械去了制版等过程提高了原料的利用率表1溶液涂布主要方法示意图刮刀涂布狭缝涂布喷涂法喷墨打印设备原理图可大面积制备超声喷涂具有涂层均匀度高膜厚一致性好原料利用率可大面积制备无需制版表面平整可适用高固原料利用率高涂层厚高液膜厚度范围薄且更为掩膜省去了制版花量50-65涂料度控制精度高涂层厚优精确可重复性高对基底费的时间及成本可通过成膜质量高工艺稳度更薄飞溅少喷头点平整度要求一般可大面积CAD数据生成图样支定可大面积制备生不堵塞维护成本低等制备溶液粘度范围大速持微少量精密图样涂产速度快优点电喷方式液剂的度快布对基材容忍度高使用效率高液体可精准附于基材膜厚一致性一般刮刀喷涂到载体上的颗粒大损耗大溶液粘度要求设备成本高对操作人员技小高度和均匀度相对部分材料浪费传统喷墨缺高原料利用率较低术知识要求高安装和操作难以把控需要额外外面临喷嘴堵塞问题可实点对基底平整度要求高要求高涂布头精度高维掩膜版空气喷涂中的现多喷头同时打印但是可重复性一般连续时护成本高涂液飞溅较多容易发薄膜结晶速率难以把握间短生材料损耗适较大面积制备可根据用短时间生产对于膜层膜层薄一致性要求高可对精度要求高图样丰精度均匀度需要选择场要求一般连续生产富不同喷涂方式景资料来源大面积钙钛矿薄膜制备技术的研究进展基恩士中国官方网站民生证券研究院本公司具备证券投资咨询业务资格请务必阅读最后一页免责声明证券研究报告4行业专题研究机械12涂布工艺流程图1涂布工艺流程简化示意图放卷-涂布-烘干-收卷资料来源台湾工研所精密涂布技术介绍民生证券研究院1放卷放卷机构由放卷轴过辊接带平台张力控制系统放卷纠偏系统等组成基材首先经放卷轴开卷后经由过辊接带平台以及张力检测辊进入涂布头其中过辊包括辊体和两个辊轴用于带动基材绕动接带包括手动自动接带两种用于料卷更新替换放卷纠偏用于确保卷材在放卷过程中始终从预先设定的位置导出以便准确进入下一工序2涂布在这一环节不同的涂布方式的体现的效果不同对于狭缝涂布来说从构造上看涂布模头组合使用左右成对的不锈钢主体和作为涂布口的硬质合金刀头工作时涂布液在一定压力一定流量下经过过滤装置传送装置后沿着涂布模具的缝隙挤压喷出而涂布到基材上图2狭缝涂布法涂布环节示意图资料来源多图为您浅析常见的七大类涂布机民生证券研究院本公司具备证券投资咨询业务资格请务必阅读最后一页免责声明证券研究报告5行业专题研究机械3纠偏通过纠偏装置修正卷材在向前运动中出现的侧边误差确保在行进过程中的卷材始终从预先设定的位置经过防止材料出现蛇形现象或进入下一工序时出现边缘不齐的情况目前的检测模式一般有线扫与面阵相机两种图3中间导向框架式纠偏应用示意图资料来源纠偏控制系统应用安装范例民生证券研究院4烘烤一般涂布结束之后需要通过烘烤硬化烘烤是将外部的热量传导到电池极片完成热交换的过程对应的加热介质有热风电加热蒸汽加热导热油加热红外微波严格意义属于波传导热图4蒸汽加热示意图资料来源锂电派民生证券研究院5收卷烘干之后会进行面密度测试以及收卷纠偏最后用卷筒卷取即收卷其中面密度测量通常使用射线或X射线穿过物体后衰减的强度进行测定收卷纠偏用于确保在收卷过程中收料整齐本公司具备证券投资咨询业务资格请务必阅读最后一页免责声明证券研究报告6行业专题研究机械13狭缝涂布设备131典型狭缝涂布设备狭缝涂布设备主要由收-放卷系统涂布系统烘干系统几个部分组成涂布系统主要包括供料单元和涂布单元供料单元包括储料罐输送泵过滤装置等涂布机构主要由控制涂布间隙的阀门系统压力控制系统以及涂布头涂布头由三部分组成上模updie下模downdie以及安装在上模和下模之间的薄垫片涂布过程在压力作用下涂液从上下模之间的缝隙挤出与移动的基材之间形成液珠并转移到基材表面形成湿膜液珠的形成是成膜的关键液珠的关键参数包括上下弯月面的形成及其位置静态接触线和动态接触线的位置横向间隙主要由阀门控制而MDMachineDirection方向的间隙由Shim控制由于狭缝涂布技术对涂布头的模具精度要求极高因此SDC设备所用涂布头模具大多以进口为主根据涂布头调整方式分为固定式和可调式固定式模具是通过调整涂布间隙唇口与背辊之间间隙来调整涂布重量的均匀性可调式是通过调整上下唇口间缝隙来调整重量均匀性条纹涂布一般均通过垫片形状实现图5典型狭缝涂布设备资料来源狭缝式涂布技术的研究进展民生证券研究院132狭缝涂布设备应用场景1平板显示狭缝涂布技术可应用于平板显示领域如LCDOLEDmLEDQLED等在柔性OLED中狭缝涂布技术可应用在多个方面例如盖板UTGCPIHC触摸AgNWCP电极TCFCPI基板PITFTTFT基板中的PI成膜与光刻胶涂布杜邦公司专利US20070020395中叙述了OLED电子发光器件的制造方法本公司具备证券投资咨询业务资格请务必阅读最后一页免责声明证券研究报告7行业专题研究机械在基材ITO导电层与发光层EL之间加入一层缓冲层BufferLayer以提高发光效率将缓冲分散液由聚次乙二氧基噻吩和聚全氟磺酸组成涂布在已有导电层的玻璃基板上为达到一定的厚度采用旋涂方法需要20ml缓冲分散液而采用狭缝涂布只需要5ml缓冲分散液可大大节约原材料充分显示了狭缝涂布工艺的优点2新能源电池狭缝涂布技术对于新能源电池如钙钛矿OPV氢电池锂电池等制造环节中起到重要作用可以应用于质子交换膜锂电池隔膜HTLETLperovskites等锂电池极片涂布工艺主要有刮刀式辊涂转移式和狭缝挤压式等一般实验室设备采用刮刀式3C电池采用辊涂转移式而动力电池多采用狭缝挤压式钙钛矿光活性层的制备工艺繁多一般可分为溶液制备法湿法和气相沉积法干法旋涂法因成本低操作方便广泛应用于实验室的小面积PSC器件而对于大面积钙钛矿光活性层的制备狭缝涂布法拥有其他湿法所不具备的突出优点可连续生产材料利用率高等图6杜邦公司涂液工艺制OLED彩色显示器流程图7圆柱形锂离子电池结构图资料来源Trendbank民生证券研究院资料来源Trendbank民生证券研究院3IC先进封装IC板级封装FO-PLP是精密溶液成膜技术的新发展之一目前许多产品已经采用该方法例如奕斯伟在510mm515mm上进行封装佛智芯在600mm600mm上进行封装扇出大板级封装FO-PLP具有4个优势性能优越物理尺寸小成本低适应性高而板级封装中间的核心设备之一就是狭缝涂布设备扇出大板级封装的挑战在于芯片巨量转移至玻璃基板后会出现翘曲但是可以解决该问题除此以外狭缝涂布还可以用于制造光学膜增亮膜hardcoat偏光膜扩散膜等从以上简要介绍可以了解到以涂层结构为特征的功能性材料如LCD显示器中所用的各类光学薄膜OLED显示屏OLED照明器电子显示纸锂离子电池电极等产品中的功能性材料的研发生产都离不开精密涂布工艺的本公司具备证券投资咨询业务资格请务必阅读最后一页免责声明证券研究报告8行业专题研究机械应用以狭缝涂布设备为代表的精密涂布设备中国外涂布设备厂商在技术上占有领先优势如美国nTact日本东丽工程和韩国三兴机械等国内精密涂布设备以国外进口为主但近年来国产化替代进程加速尤其是在需求庞大发展迭代速度较快的新能源电池产业国内设备针对我国电池生产的工艺特点而研发制造适应性强性价比优势明显已有国内公司突破国外厂商的垄断如在我国已建和在建的500MW钙钛矿电池试量产线的涂膜设备供货中德沪涂膜狭缝涂布设备06m12m和1m2m供货达350MW市占率70而日本头部厂商作为唯一竞争对手供货150MW占30国内涂布设备供应商正在逐步打破高端技术被日韩欧美垄断的局面表2涂布设备主要供应商公司所属国家设备产品公司介绍德沪涂膜狭缝涂布设备已供货大面积钙钛矿产线达350MW市占率70在诸如平板显示包括LCDOLED柔性显示等光伏面板德沪涂膜中国狭缝涂布设备如CIGSCdTeOPV等固态照明OLED和LED各种如FRID聚合物电池传感器等有机印刷电子应用领域狭缝涂布系统和技术能实现高效高性能无旋涂布众能光电已对外销售刮涂涂布一体机磁控溅射热蒸发镀ALD和激众能光电中国刮涂涂布一体机光刻蚀机等工艺单机以及光伏组件整线近100台套大正微纳中国狭缝涂布设备公司拥有DieGate狭缝涂布机mini系列等狭缝涂布设备公司经过十多年的积累产品应用涵盖了石墨烯材料先进陶瓷先进纳科晶智达中国狭缝挤出式涂覆设备米材料锂离子电池超级电容器燃料电池固态电池钙钛矿太阳能电池功能薄膜等方向浩能科技发布了一款自主研发的新型高速宽幅双层挤压式涂布机拥有大涂辊分设备包括高速双层挤压涂布量专利认证在生产线上与日韩进口设备的PK中该款新型涂布机以浩能科技中国机双面隔膜涂布机等120mmin的速度超越了日韩80mmin的速度实现了国产涂布机的逆袭双层挤压涂布机高速狭缝式挤压涂布雅康专注锂电设备铸就了涂布机辊压机分条机制片机卷绕机等雅康中国机等具有国际品质本土价格的系列化产品日本东丽日本涂布机-三兴机械韩国光学薄膜涂布机狭缝涂布机-长期深耕钙钛矿行业是全球领先的钙钛矿涂膜设备企业nTact是全球最早聚焦发现和解决大面积和Si-Tandem钙钛矿涂膜遇到的技术挑战的nTact美国狭缝涂膜设备精密涂膜设备公司在美国英国德国日本韩国和中国都有客户与德沪涂膜是商业合作伙伴资料来源各公司官网公众号民生证券研究院整理目前涂布设备涉及多种领域如胶粘剂包括特殊的透明胶粘剂电池陶瓷电容器装饰表面电子显示介质过滤膜地板燃料电池磁性泥浆医疗产品光阻材料压敏胶带太阳能电池超导体撕带和窗用薄膜等使用范围多样化以锂电池所在的市场为例根据起点研究院SPIR调研数据预测未本公司具备证券投资咨询业务资格请务必阅读最后一页免责声明证券研究报告9行业专题研究机械来3年中国及全球的锂电池涂布设备市场规模将持续增加至2025年中国规模可超过400亿图82020-2025年中国及全球锂电池涂布设备市场规模预测趋势图亿元资料来源起点研究院SPIR民生证券研究院本公司具备证券投资咨询业务资格请务必阅读最后一页免责声明证券研究报告10行业专题研究机械2什么是真空蒸发镀膜21真空镀膜的基本原理真空镀膜是指在高真空条件下利用各种物理或化学方法将靶材表面气化或电离再沉积到基底表面形成薄膜真空镀膜技术分为物理气相沉积PVD和化学气相沉积CVD物理气相沉积法主要分为真空蒸发镀膜真空溅射镀膜真空离子镀膜在钙钛矿层制备中主流使用方法为蒸发镀膜简称蒸镀法1蒸发镀膜真空条件下通过电阻加热电子束轰击等方法使镀料靶材受热蒸发靶材分子逸出从镀料迁移到基片表面沉积形成薄膜2溅射镀膜真空条件下向装置内充入氩气Ar高电压下氩气辉光放电电离的氩离子在电场力作用下加速轰击放置在阴极的靶材被溅射出的靶材分子沉积在基片表面形成薄膜3离子镀膜真空条件下通过等离子体电离技术离化镀料靶材靶材分子部分电离基片外接高压负极在深度负偏压下靶材分子向基片运动沉积到基片表面形成薄膜真空蒸镀制备钙钛矿薄膜又包括共蒸法和分步连续蒸发法共蒸法是将多种原材料同时蒸发到基底上通过控制不同原料的蒸发速率来调控反应物的比例分布连续蒸发法是将某一原料先沉积到基底上然后沉积另一种材料通过控制两种材料沉积的厚度来调控反应物的比例表3真空镀膜技术对比蒸发镀膜溅射镀膜离子镀膜设备原理示意图大面积均匀性好膜层密度纯度较薄膜损伤小镀层附着力强绕度性设备简单易于操作成膜速率快优势高针孔少膜厚可控性强工艺重好能在形状复杂的零件表面镀膜效率高复性好可镀覆材料广泛沉积速率高成膜速度快本公司具备证券投资咨询业务资格请务必阅读最后一页免责声明证券研究报告11行业专题研究机械荷能粒子能量高轰击力度大造成设备成本高膜厚精确控制难膜与真空度要求高薄膜附着力较弱工劣势薄膜损伤设备结构复杂靶材利用集体间存在较宽过渡界面较易形成艺重复性一般容器内壁易受污染率低空穴和空核基板必须是导电材料对生产速度设备成本要求高但不对膜密度附着力晶粒大小要求太追求膜密度附着力基板面积的对薄膜面积平整度纯度附着力高待镀器件表面复杂存在凹槽适用场景场景靶材蒸发温度通常低于要求高注重工艺重复性但不太追窄缝或内孔能承受较高设备成本2000沸点太高不适合蒸镀靶材求靶材利用率的场景的场景化学性质稳定受热不易分解蒸发源的加热性能对蒸发速率的控对基底造成损伤靶材利用率低难电弧离子镀的可镀区域相对较小磁工艺难点制能力对薄膜厚度均匀度影响大以处理多材料组分精密可控溅射控溅射离子镀的偏流密度有待提高资料来源阿石创招股说明书奥来德招股说明书振华科技官网民生证券研究院22真空蒸发镀膜的工艺流程真空蒸发镀膜工艺主要流程有镀前准备制备真空烘烤预熔蒸发后续处理等1镀前准备准备工序主要包括镀件清洗蒸发材料制作真空室及镀件夹具清洗蒸发源与镀件安装等镀件清洗膜层与镀件表面结合力是镀膜质量重要的指标镀件表面若有油脂吸附水灰尘等则会降低膜层的结合力影响表面均匀性因此要预先通过化学涂油静电除尘涂底漆等方法进行表面清洁处理增强薄膜附着性降低表面粗糙度提升薄膜质量蒸发材料制作选取适当的蒸发材料是获得优质膜层的基本条件选取材料的基本原则是有良好的热稳定性和化学稳定性机械强度高内应力低并有一定的韧性与底漆结合性良好反光率高真空放气量小饱和蒸汽压低等制备含多种成分的薄膜时需要提前计算各种蒸镀材料的用量和蒸发速率以精确控制薄膜组分的化学计量比不同的蒸发材料需选用相应的蒸发源和蒸镀方式蒸发源可分为点源线源面源常见的蒸发方式有电阻加热电子束加热感应加热电弧加热激光加热等真空室及镀件夹具清洗蒸镀容器内壁易受靶材蒸汽污染有内罩的真空室污染可取下罩清洗或更新若无内罩可先后用碳酸钙蒸馏水擦拭最后用无水乙醇擦净铝夹具可先后用氢氧化钠溶液稀硝酸蒸馏水清洗蒸发源与镀件安装蒸发源与电极应保持良好接触镀件应平稳牢固安置在本公司具备证券投资咨询业务资格请务必阅读最后一页免责声明证券研究报告12行业专题研究机械镀件夹上防止蒸发时因夹具旋转而将镀件抛离夹具2制备真空蒸镀必须在足够高的真空度下进行这是因为真空度高有利于形成牢固的膜层较高的真空度可以保证气化的靶材分子平均自由程大于蒸发源到基底的距离靶材气体分子与容器内残余的气体分子之间几乎不发生碰撞能保持较大动能达到基片表面凝结成牢固的膜层若真空度不高靶材气体分子与残余气体分子之间产生碰撞到达基片的能量不足形成的薄膜附着性也会下降真空度高可以减少残余气体的污染容器内的残余气体分子氮氧水碳氢化合物等会混入已形成的薄膜中使薄膜纯度下降还会与蒸发源高温化和减少其使用寿命制备真空时通常使用机械泵对真空室进行抽气随后进行离子轰击清洁表面容器内真空度达到一定标准后再启动扩散泵或分子泵将容器抽至高真空状态3烘烤预熔烘烤可加速镀件或夹具吸附的气体逸出有利于提高真空度和膜层结合力预熔可出去蒸发材料中低熔点杂质和蒸发源及蒸发材料中吸附的气体有利于蒸发的顺利进行4蒸发与后续处理蒸发技术对镀层影响较大对常见金属特殊金属化合物各有不同的要求蒸发后需进行表面处理以及后续验证工作23真空蒸发镀膜设备的商业化进程蒸发镀膜设备由真空抽气系统真空腔体及其他外围设备组成真空抽气系统由高真空泵低真空泵排气管道和阀门等组成真空腔体内配置有蒸发源加热装置放置基板等部件本公司具备证券投资咨询业务资格请务必阅读最后一页免责声明证券研究报告13行业专题研究机械图9蒸发镀膜设备示意图资料来源汇成真空招股说明书民生证券研究院蒸发镀膜设备在光学薄膜光伏电池集成电路信息显示建筑玻璃等众多领域有广泛应用表4蒸镀设备相关应用领域应用领域具体应用蒸发镀膜设备在电子管以及传感器领域的应用电子管的光电导面导电膜和电极用于超算的约瑟夫器件的约瑟夫组合绝缘膜电子元器件和电极计算机存储器中的磁泡传感器磁盘传感器等均可采用蒸发工艺成膜蒸发镀膜通常用于镀膜光学元件和眼科镜片蒸镀多层以改善镜片的性能其中包括抗反射层硬涂层红外线或紫外线防护防光学元器件晒和镜面涂层真空蒸镀在光通信激光器件光学传感车载镜头智能手机安防监控等领域应用广泛蒸镀法在平板显示领域的应用主要是液晶显示器LCD等离子显示器PDP有机发光二极管显示器OLED触控平板显示TP显示等器件的各类功能薄膜的制备真空蒸镀方法可实现在大规模集成电路快速金属薄膜沉积常用于制备金属导线金属化合物薄膜籽晶层阻挡层硬掩模焊集成电路盘等结构光伏发电蒸镀法广泛应用于光伏电池的薄膜制备钙钛矿层HTL空穴传输层电极层均能使用蒸镀法生产建筑玻璃建筑玻璃领域low-e玻璃阳光控制膜低辐射玻璃防雾防露自清洁玻璃的功能薄膜均可使用蒸镀法生产资料来源汇成真空官网民生证券研究院整理真空镀膜工艺起源于国外基于先发优势与大量投入的研发资金国际领先企业占据全球真空镀膜设备研制生产的市场领先地位国际市场上高端真空镀膜设备市场主要被应用材料爱发科德国莱宝等资金实力雄厚技术水平领先产业经验丰富的跨国公司所占领本公司具备证券投资咨询业务资格请务必阅读最后一页免责声明证券研究报告14行业专题研究机械近年来随着我国真空镀膜设备制造业的发展镀膜设备制造行业上下游相关行业不断发展壮大更多技术先进的本土企业进入真空镀膜行业国内外部分蒸镀设备企业如下表表5国内外部分真空镀膜设备厂商公司名称设备类型应用场景相关业务主要向半导体显示器及相关行业提供制造设备服务和软件在半导体领域的主要应用材料真空镀膜设备半导体显示器产品为芯片制造领域的各种制造设备日本光驰株式半导体显示主要从事光学薄膜设备及其相关零部件的制造和销售产品广泛应用于LED显示光真空镀膜设备会社器光通信通信半导体消费电子等领域半导体光伏主要从事真空泵真空系统以及包括真空镀膜设备在内的真空应用设备的制造和销德国莱宝真空镀膜设备医疗器械售该公司产品目前主要为光学光伏半导体医疗器械等主要产品为玻璃晶片金属带和聚合物薄膜等材料上的真空镀膜开发和生产工业设冯阿登纳真空镀膜设备光伏显示屏备应用于太阳能热电站建筑玻璃智能手机和触摸屏的显示屏等领域半导体显示主要从事真空机械业务真空应用等业务等立品主要应用在能源环保运输医爱发科真空镀膜设备器光伏药食品化工生物工程等领域晟成光伏的团簇型多腔式蒸镀设备具备完全自主知识产权设备整体配置上料腔团簇型多腔式蒸镀传输腔及工艺腔传输腔内配置有自主开发的真空机械手臂用于实现各腔室间的基晟成光电光伏设备材传输工艺腔可蒸镀多样性的钙钛矿材料目前PVD镀膜设备占钙钛矿整线的价值比例大概在50左右目前主要开发的设备还有真空干燥设备和前段的清洗设备捷佳伟创在获得某央企研究院的钙钛矿低温低损薄膜真空沉积设备订单以及某国家立式反应式等离子科学院的反应式等离子镀膜设备订单后自主研发的钙钛矿共蒸法真空镀膜设备也顺捷佳伟创光伏体镀膜设备利的再次取得订单公司成功中标了某全球头部光伏企业的钙钛矿电池蒸镀设备项目本公司具备证券投资咨询业务资格请务必阅读最后一页免责声明证券研究报告15行业专题研究机械Inline钙钛矿真空合肥欣奕华研发钙钛矿太阳能电池生产的关键量产设备Inline钙钛矿真空镀膜机已交欣奕华光伏镀膜机付国内钙钛矿产业知名公司投入生产线蒸镀源设备OLED有机材料与应用部件龙头奥来德公告使用超募资金投资建设钙钛矿结构型太阳奥来德光伏显示器钙钛矿蒸镀设备能电池蒸镀设备的开发项目投资额2900万元主要研发设计生产蒸发镀膜机磁控溅射镀膜机多功能复合镀膜机粉体镀膜设泰科诺真空镀膜设备光通信光伏备高真空应用炉等设备从事复合集流体PVD镀膜设备研发销售真空镀膜设备光学镀膜设备卷绕镀膜设半导体光学器四盛科技真空镀膜设备备连续式磁控溅射镀膜设备半导体PVD设备等真空应用解决方案的国家高新技术件企业研发生产和销售各类光学镀膜设备功能性薄膜涂层设备装饰涂层设备卷绕镀膜设备汽车零部件镀膜设备连续式磁控溅射镀膜生产线超高真空系统等真空设汇成真空真空镀膜设备半导体光伏备半导体设备电子生产设备光电设备光伏设备动力电池设备及产品相关配件的国家高新技术企业光伏显示器集研发设计生产销售于一体的专业从事真空镀膜设备制造的企业在国内高端宏大真空真空镀膜设备建筑玻璃真空镀膜设备领域的市场占有主导地位资料来源各公司公告年报招股书民生证券研究院整理真空镀膜行业作为高端制造的基石随着半导体新能源新材料航天航空等产业的崛起将迎来快速发展的机遇根据中商产业研究员数据统计2021年中国真空镀膜设备行业市场规模485亿元同比增长913预计2022年中国真空镀膜设备行业市场规模将达到591亿元本公司具备证券投资咨询业务资格请务必阅读最后一页免责声明证券研究报告16行业专题研究机械图102017-2022年中国真空镀膜设备市场规模预测趋势图资料来源中商产业研究院民生证券研究院本公司具备证券投资咨询业务资格请务必阅读最后一页免责声明证券研究报告17行业专题研究机械3钙钛矿层薄膜制备31钙钛矿层薄膜制备方法图11钙钛矿层薄膜制备方法概览资料来源钙钛矿太阳能电池材料详解视频资料民生证券研究院311溶液法湿法制备1一步溶液法一步溶液法制备有机无机杂化钙钛矿薄膜的过程包括将有机源和无机源按照一定的比例同时溶解在有机溶剂中配置成一种前驱体溶液然后将配置好的前驱体溶液滴加在基体上进行旋涂旋涂的过程中将甩去多余的溶剂在基体上剩余一定厚度的前驱体液膜然后通过自然干燥的方式即可得到所需的有机无机杂化钙钛矿薄膜这种方法由于操作简单对设备要求低被认为是一种具有商业化潜力制备薄膜的有效途径然而研究发现传统一步溶液旋涂法制备的钙钛矿膜往往出现对基底覆盖度低膜层粗糙且孔洞多严重影响了钙钛矿太阳能电池的光电性能本公司具备证券投资咨询业务资格请务必阅读最后一页免责声明证券研究报告18行业专题研究机械图12一步溶液法制备有机无机杂化钙钛矿薄膜的过程图资料来源一步溶液法制备全覆盖有机无机杂化钙钛矿薄膜研究进展民生证券研究院2两步溶液法在钙钛矿的成膜工艺中两步法由于具有较好的可控性可重复性高制备全覆盖的膜层较为容易两步溶液法制备钙钛矿薄膜包括两个过程第一步先制备出无机铅盐初始膜然后与有机相接触利用离子扩散渗透再键合的过程来制备出钙钛矿薄膜目前有分部浸渍法和两步旋涂法两种技术分部浸渍法这个方法由Gratzel提出首先在多孔TiO2厚度约400nm上旋涂PbI2使其均匀进入多孔层形成20nm左右大小的微晶再将干燥后的薄膜浸没于CH3NH3I溶液中经历约1分钟的反应便可使PbI2完全反应形成钙钛矿多余的CH3NH3I溶液可以用异丙醇冲洗掉分步液浸法可以很好地控制薄膜的形貌和均一度进而将介孔结构钙钛矿太阳能电池的效率提升至15以上两步旋涂法黄劲松课题组基于分步浸渍法的基础上开发出的一种较为精准定量的方法这种方法也是先旋涂PbI2之后再旋涂适量的MAIIPA于其上部再经退火而实现两层间的相互扩散和反应相对于分步浸泡法两步旋涂工艺更为简单更易操作并且可以避免IPA溶液长时间的浸泡从而减小IPA对钙钛矿膜的破坏图13分部浸渍法示意图图14两步旋涂法示意图资料来源一文了解钙钛矿太阳能电池民生证券研究院资料来源太阳能电池之钙钛矿太阳能电池民生证券研究院本公司具备证券投资咨询业务资格请务必阅读最后一页免责声明证券研究报告19行业专题研究机械312气相法干法制备1双源共蒸法双源共蒸法相当于溶液制备方法中的一步法但是两种材料以气相存在并均匀混合反应2013年Snaith团队第一次报道了铅卤钙钛矿薄膜的真空气相沉积作者采用两组蒸发源其中一组用以蒸发PbCl2另外一组用于蒸发CH3NH3I两种材料共同沉积于衬底上形成钙钛矿薄膜在本次实验中作者发现作为对照的溶液法制备的钙钛矿薄膜呈非晶态部分位置薄膜厚度非常小而真空气相法沉积的薄膜结晶性相对较好结构致密厚度均匀此后不久瓦伦西亚大学的Bolink和瑞士联邦理工学院Nazeeruddin团队采用PbI2和CH3NH3I共蒸沉积进行研究显示真空气相镀膜法进行大面积钙钛矿薄膜的制备的潜力2单源蒸发法双源共蒸法研究采用PbX2和MAX作为两个分立源同时蒸发的方法实现真空沉积小部分研究人员尝试采用单源法进行真空沉积由于CH3NH3PbX3中的热稳定性差在150200即开始分解而钙钛矿材料的蒸发温度高于这一温度普通的蒸发方法会导致材料先分解成CH3NH3X和PbX2因此单源蒸发需要采用瞬蒸法即将材料温度瞬间提高到蒸发温度使材料蒸发出来沉积到衬底上3分步气相沉积法台湾国立清华大学林皓武教授团队采用真空蒸发腔体进行分步气相沉积首先真空蒸镀一层PbCl2薄膜然后在源温度为85下蒸发CH3NH3I在约104Pa的真空环境下作者比较了不同衬底温度的薄膜的结晶质量和器件效率发现当衬底温度为75时制备出的样品晶粒尺寸最大图15双源共蒸法示意图图16单源蒸发法示意图资料来源钙钛矿薄膜的气相法制备及光伏应用的研究进展民生证资料来源单源热蒸发法制备CH3NH3PbI3薄膜及钙钛矿太阳能电池券研究院研究进展民生证券研究院本公司具备证券投资咨询业务资格请务必阅读最后一页免责声明证券研究报告20