8月26日~8月28日，KLA Instruments將亮相第九屆鈣鈦礦與疊層電池(長(zhǎng)三角)產(chǎn)業(yè)化論壇The 9th Perovskite & Tandem Solar Cells (Yangtze River Delta) Industrialization Forum

長(zhǎng)三角作為中國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新高地，依托雄厚的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)和人才優(yōu)勢(shì)，已構(gòu)建起從材料供應(yīng)、裝備制造、組件生產(chǎn)到場(chǎng)景應(yīng)用的鈣鈦礦與晶硅雙軌并行產(chǎn)業(yè)鏈，并建成全球最大的鈣鈦礦光伏產(chǎn)業(yè)基地。在前景無(wú)限的疊層技術(shù)賽道上，長(zhǎng)三角鈣鈦礦與晶硅企業(yè)蓄勢(shì)待發(fā)，然而，產(chǎn)業(yè)化之路仍面臨著穩(wěn)效提升、成本削減、標(biāo)準(zhǔn)缺失、項(xiàng)目驗(yàn)證、資本認(rèn)可等現(xiàn)實(shí)挑戰(zhàn)。展望未來(lái)，長(zhǎng)三角地區(qū)光伏企業(yè)亟需通過(guò)協(xié)同合作成為“共同體”，引領(lǐng)疊層光伏技術(shù)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展浪潮。

在此背景下，由中國(guó)國(guó)際科技促進(jìn)會(huì)鈣鈦礦產(chǎn)業(yè)分會(huì)指導(dǎo)，光伏領(lǐng)跑者創(chuàng)新論壇主辦的“第九屆鈣鈦礦與疊層電池(長(zhǎng)三角)產(chǎn)業(yè)化論壇”將于8月26~28日在江蘇常州召開。大會(huì)將設(shè)置多個(gè)專題報(bào)告，涵蓋材料研發(fā)的最新突破、組件技術(shù)創(chuàng)新路徑、設(shè)備材料解決方案優(yōu)化以及市場(chǎng)應(yīng)用拓展策略等多個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域，分享鈣鈦礦與疊層的最新研究進(jìn)展，材料與設(shè)備的降本增效方案、大面積制備的創(chuàng)新實(shí)踐案例、多元化場(chǎng)景的市場(chǎng)拓展策略等行業(yè)動(dòng)態(tài)與專家經(jīng)驗(yàn)，共同打造鈣鈦礦與疊層電池技術(shù)交流平臺(tái)。

KLA Instruments將借此次機(jī)會(huì)展出Zeta光學(xué)輪廓儀，Tencor探針式輪廓儀，F(xiàn)imetrics方塊電阻測(cè)量?jī)x等多款重點(diǎn)機(jī)型，并由應(yīng)用經(jīng)理帶來(lái)精彩的報(bào)告，期待您的蒞臨。

展會(huì)時(shí)間：2025年8月26~28日

展會(huì)地點(diǎn)：江蘇，常州富力喜來(lái)登酒店

展位號(hào)： A19

演講主題：鈣鈦礦太陽(yáng)能電池超薄膜測(cè)量應(yīng)用

演講嘉賓：張駿 應(yīng)用經(jīng)理

演講時(shí)間：2025年8月27日 13:50 - 14:10

演講地點(diǎn)：常州富力喜來(lái)登酒店，三樓龍城大宴會(huì)廳

張駿 PROFILE

KLA Instruments 應(yīng)用經(jīng)理

張駿，博士/應(yīng)用經(jīng)理，2013年取得復(fù)旦大學(xué)物理學(xué)系學(xué)士，2018年獲得凝聚態(tài)物理博士學(xué)位，同年加入科磊半導(dǎo)體設(shè)備技術(shù)(上海)有限公司，參與了多個(gè)技術(shù)項(xiàng)目的開發(fā)和支持工作，包括探針式輪廓儀，白光干涉技術(shù)，相移干涉技術(shù)，點(diǎn)陣式共聚焦技術(shù)，反射式膜厚測(cè)量技術(shù)，方阻測(cè)量技術(shù)等，積累了豐富的測(cè)量經(jīng)驗(yàn)和客戶案例。

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本期課程：

鈣鈦礦太陽(yáng)能電池超薄膜厚度測(cè)量應(yīng)用

研究背景和表征方法

早在2009年，鉛基鈣鈦礦材料第一次被應(yīng)用到太陽(yáng)能電池中，其光電轉(zhuǎn)化效率為3.8%。近些年來(lái)，通過(guò)組分調(diào)控，界面調(diào)制，缺陷優(yōu)化，能級(jí)調(diào)整等手段，鈣鈦礦太陽(yáng)能的光電轉(zhuǎn)化效率已經(jīng)提高至26.7%。而疊加硅基太陽(yáng)能電池以后，組合而成的疊層太陽(yáng)能電池器件的光電轉(zhuǎn)化效率能提高到33.9%。

相關(guān)的研究表明，鈣鈦礦太能電池器件的光電轉(zhuǎn)化率和器件關(guān)鍵層的薄膜質(zhì)量息息相關(guān)。所以，這些薄膜的厚度和均勻度的監(jiān)控非常重要。但是，對(duì)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池器件的薄膜厚度的快速、準(zhǔn)確測(cè)量是一個(gè)有挑戰(zhàn)性的工作。白光干涉儀對(duì)于不同材料有消光效應(yīng);反射式膜厚儀無(wú)法測(cè)量不透明的金屬薄膜，對(duì)于透明的超薄膜測(cè)量，復(fù)雜的建模也會(huì)涉及很大的工作量;原子力顯微鏡測(cè)量精確但是掃描范圍和測(cè)量速度比較局限。

KLA Instruments的Tencor臺(tái)階儀采用線性差分電容式傳感器對(duì)于幾納米到百納米量級(jí)的超薄膜測(cè)量具有非常好的穩(wěn)定性。這篇應(yīng)用案例中，介紹了該設(shè)備可以作為鈣鈦礦客戶監(jiān)控工藝質(zhì)量的重要工具。

鈣鈦礦太陽(yáng)能電池器件

一個(gè)簡(jiǎn)單的鈣鈦礦太陽(yáng)能器件主要包括一系列不同功能的薄膜層：襯底是透明導(dǎo)電氧化層(CTO);電子傳輸層(ETL);鈣鈦礦材料層;空穴傳輸層(HTL);金屬電極層。通常，根據(jù)ETL和HTL層在器件中的位置不同，鈣鈦礦太陽(yáng)能電池包括兩種結(jié)構(gòu)：正式的n-i-p構(gòu)型和反式的p-i-n構(gòu)型。其中，p代表電子傳輸層，i代表鈣鈦礦層，而n代表空穴傳輸層。

圖1. 鈣鈦礦太陽(yáng)能電池器件的“n-i-p”構(gòu)型(左)和“p-i-n”構(gòu)型(右)

鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的工作原理

圖2以反式“p-i-n”構(gòu)型為例，展示了鈣鈦礦太陽(yáng)能電池器件如何工作：太陽(yáng)光照射到器件上，其中能量大于鈣鈦礦材料能隙的光子會(huì)被吸收然后在庫(kù)倫作用下材料能帶中產(chǎn)生一對(duì)激子(電子空穴對(duì))。在內(nèi)建電場(chǎng)作用下，這一個(gè)電子空穴對(duì)從鈣鈦礦層向傳輸層界面移動(dòng)。由于電子空穴對(duì)的結(jié)合能比較低，這個(gè)電子空穴對(duì)很容易解耦合形成獨(dú)立的自由電子和空穴。電子通過(guò)電子傳輸層向陰極移動(dòng)，空穴通過(guò)空穴傳輸層向陽(yáng)極移動(dòng)。所以，光生電流和電壓都產(chǎn)生了，并且通過(guò)外部電路實(shí)現(xiàn)光電子轉(zhuǎn)化的過(guò)程。

圖2. 鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的工作原理

相關(guān)研究進(jìn)展

研究1：TCO層測(cè)量

TCO層是鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的重要組成部分，是鈣鈦礦太陽(yáng)能電池生產(chǎn)工藝的第一步。為了增加太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)化效率，TCO層必須在導(dǎo)電性能良好的情況下具有很高的透光率，低電阻，高熱穩(wěn)定性。

圖3 a)玻璃上IZO薄膜的3D圖，厚度約為6.8 nm; b) 同一個(gè)樣品上的2D掃描結(jié)果;c)測(cè)試兩個(gè)IZO薄膜樣品，厚度分別為6.8 nm和 37.1 nm 。

研究2：ETL層測(cè)量

ETL 層是鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的關(guān)鍵層之一。ETL層在整個(gè)電池結(jié)構(gòu)中具有重要作用：1)收集電子并傳輸?shù)疥帢O;2)可以傳輸電子但是阻隔空穴以降低電子空穴復(fù)合率;3)在正式“n-i-p”構(gòu)型中，鈣鈦礦層是生在在ETL層上的，所以ETL層的平整度和平滑度直接影響了鈣鈦礦層的質(zhì)量;4)在反式“p-i-n”構(gòu)型中，ETL層則也可以作為鈣鈦礦層的保護(hù)層用于隔絕水樣增加壽命。所以，監(jiān)控ETL層的厚度以及均勻性也十分必要。

圖4 a)玻璃上SnO2薄膜的3D圖，厚度約為6.8 nm; b) 同一個(gè)樣品上的2D掃描結(jié)果;c)測(cè)試三個(gè)SnO2薄膜樣品，厚度分別為10.2 nm, 14.3 nm和 19.6 nm。

研究3： 金屬電極層測(cè)量

金屬電極層是鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的頂層。由于這一層在封裝之前直接暴露于環(huán)境，所以制備金屬電極的材料要求穩(wěn)定，致密并具有延展性。通常用于制作金屬電極的材料包括金，鋁和銀等等。為了控制成本，金屬電極層工藝厚度以及均勻性的控制也是非常重要的。

圖5 a)玻璃上金屬鋁薄膜的3D圖，厚度約為15 nm; b) 同一個(gè)樣品上的2D掃描結(jié)果;c)測(cè)試四個(gè)金屬薄膜樣品，厚度分布從15 nm至71.1 nm。

結(jié)果總結(jié)

鈣鈦礦太陽(yáng)能電池是太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)的一個(gè)重要主題。對(duì)于產(chǎn)業(yè)要求的超薄膜厚度及均勻性的工藝測(cè)量，KLA Instruments的Tencor系列臺(tái)階儀以其在納米薄膜測(cè)量方面的超高精準(zhǔn)度和卓越穩(wěn)定性，向行業(yè)給出了一個(gè)優(yōu)秀的解決方案。