薄膜電池技術的案例
復陽固態儲能科技顏輝：薄膜全固態電池技術：輕薄可彎曲的高可靠電子紙電池解決方案
（一次性電池、可充電電池、超級電容器性能對比）
復陽固態儲能科技（溧陽）有限公司自主研制的亞毫米薄膜型全固態二次可充電池(簡稱薄膜全固態電池)是在傳統可充電鋰電池的基礎上發展起來的一種新型可充電全固態鋰電池，關鍵材料主要包括正極、全固態電解質和負極。
（普通鋰電池和全固態鋰電池材料對比）
全固態鋰電池可以制備柔性電池和薄膜電池，在3C產品設計中得到更快的應用。目前，復陽固態擁有整套電化學薄膜核心技術，公司自主研制的薄膜全固態電池擁有多項技術專利，有效解決目前市售鋰電池的安全性問題，可應用于薄膜電池供電的智能卡/標簽、醫療植入裝置電源、智能隱形眼鏡電源、IoT終端電源、柔性電路等領域。此外，高溫性能加速了薄膜全固態電池在特殊應用中的應用，如植入式和智能醫療設備、無線傳感器、航天航空等應用具有巨大的潛在市場。
（IoT終端電源）
現今，在雙碳大戰略背景下，國家鼓勵和支持綠色科技助力企業低碳數字化轉型，電子紙產業蓬勃發展，自2018年以來一路高速成長并逐漸走向成熟，電子產業生態已經初具規模。在其領域中，儲能器件作為不可或缺的一部分，薄膜全固態電池有著巨大的優勢，特別在電子紙領域應用中薄膜全固態電池“薄”“安全”“可充電”的特性發揮到了極致：
①在ESL場景中，薄膜全固態電池（10μm~1mm）貼合/集成于電子紙模組上/某層，減小厚度（一次性CR2450，厚度2.4mm）。可將電子紙、太陽能深度集成，與電子紙模組共用封裝（防水氧層），進一步減小厚度。
②面對有柔性需求的產品，薄膜全固態電池可薄至（10μm~1mm）、并且可彎曲。
（柔性可彎曲電子屏）
③對安全性要求比較高的民航電子紙行李標簽中，薄膜全固態電池不起火、不爆炸、不漏液確保安全。
展開 高品質大面積錫基鈣鈦礦薄膜及太陽電池抽氣制備技術
【引言】
近幾年，鈣鈦礦太陽電池的光電轉化效率屢創新高，在LED、光電探測器等領域也大放異彩，儼然成為一種“萬能材料”。然而，鉛的毒性問題始終是籠罩在電池產業化道路上的一片烏云。為了解決鉛毒問題，人們開始探索非鉛新材料，其中，錫是理論上和實驗上最有潛力成為高效無鉛太陽電池的重要元素。而最基本也是最重要前提是獲得高致密、無針孔的錫基鈣鈦礦薄膜。迄今，取得較好效率的薄膜大多出于反溶劑法，需要使用高毒性溶劑（如氯苯等），正所謂“按下葫蘆浮起瓢”。發展綠色工藝、利用綠色原料、制備高品質大面積（>20 cm2）錫基鈣鈦礦薄膜，是基礎研究的難點，更是工業化技術發展的關鍵。
【成果簡介】
近期，西安交通大學材料學院（材料國家重點實驗室）楊冠軍教授課題組在美國化學會旗下的國際知名期刊ACS Applied Materials & Interface上發表題為“Green Solution-Processed Tin-BasedPerovskite Films for Lead-Free Planar Photovoltaic Devices”的研究論文。論文第一作者為西安交通大學材料學院2017級博士研究生李小磊。利用課題組自主發展的液膜抽氣技術實現了高致密、無針孔錫基鈣鈦礦薄膜的制備，首次獲得了大面積（>20 cm2）錫基鈣鈦礦薄膜，摒棄高毒反溶劑、膜層材料無鉛、制備工藝高效環保，為未來錫基鈣鈦礦太陽電池的大面積制備和工業化應用提供了切實可行的技術路徑。最后，將抽氣處理的錫基鈣鈦礦薄膜應用在正向平面鈣鈦礦太陽電池中，實現了1.85%的轉換效率，這是c-TiO2/Sn-Perovskite/HTM/Au結構中目前報道的最高效率。
展開 薄膜｜SKC決議出售薄膜業務！集中于二次電池、半導體等未來產業
CINNO Research產業資訊，SK集團下屬材料與化工企業SKC拆分了其薄膜業務。SKC決定集中于于二次電池、半導體、環保等未來事業。
根據韓媒Zdnet報道，9月16日，SKC召開了臨時股東大會，審議通過了關于薄膜業務的分拆計劃書，還表決了關于刪除薄膜業務和變更控股業務的章程修訂案。
SKC的二次電池材料部門SK Nexilis生產的二次電池用銅箔
今年6月，SKC召開董事會，決定分拆出售薄膜業務。并簽約以1.6萬億韓元（約80.5億人民幣）出售給Hahn&Company公司。向其轉讓了SKC的薄膜業務和薄膜加工子公司SKC Hitech&Marketing，以及位于美國、中國的工廠。
SKC決定清理薄膜業務，投資二次電池、半導體、環保未來業務。
SKC在章程中增加了控股業務，成為負責SK集團創新材料的業務控股公司。
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CINNO于2012年底創立于上海，是致力于推動國內電子信息與科技產業發展的國內獨立第三方專業產業咨詢服務平臺。公司創辦十年來，始終圍繞泛半導體產業鏈，在多維度為企業、政府、投資者提供權威而專業的咨詢服務，包括但不限于產業資訊、市場咨詢、盡職調查、項目可研、管理咨詢、投融資等方面，覆蓋企業成長周期各階段核心利益訴求點，在顯示、半導體、消費電子、智能制造及關鍵零組件等細分領域，積累了數百家大陸、臺灣、日本、韓國、歐美等高科技核心優質企業客戶。
展開 光伏電池的薄膜結構
薄膜層結構配以強吸收材料，如銅銦硒化鎵(CIGS)，已經成為太陽能電池和光伏應用的穩定技術約30年。為了確保盡可能高的效率，光學工程師應該優化電池層使用的材料和厚度。為了幫助完成這項任務，快速物理光學建模和設計軟件VirtualLab Fusion提供了各種工具，如分層介質組件，這使得圖層系統的配置易于使用，并且可以通過我們的全面內置數據庫選擇涂層的材料，或指定其光學特性，如折射率和吸收系數的實部。 在這篇簡報中，我們分享了分層介質組件的介紹，以及基于CIGS的太陽能電池的模擬設置。 CIGS太陽能電池中的吸收
模擬了基于銅銦鎵硒(CIGS)的太陽能電池，并計算了CIGS層中的吸收。 分層介質組件 \
此使用案例介紹了分層介質組件，并概述了其選項、設置和電磁場解算器。
展開 
VirtualLab Fusion應用：光伏電池的薄膜結構
薄膜層結構配以強吸收材料，如銅銦硒化鎵(CIGS)，已經成為太陽能電池和光伏應用的穩定技術約30年。為了確保盡可能高的效率，光學工程師應該優化電池層使用的材料和厚度。為了幫助完成這項任務，快速物理光學建模和設計軟件VirtualLab Fusion提供了各種工具，如分層介質組件，這使得圖層系統的配置易于使用，并且可以通過我們的全面內置數據庫選擇涂層的材料，或指定其光學特性，如折射率和吸收系數的實部。
在這篇簡報中，我們分享了分層介質組件的介紹，以及基于CIGS的太陽能電池的模擬設置。
CIGS太陽能電池中的吸收
模擬了基于銅銦鎵硒(CIGS)的太陽能電池，并計算了CIGS層中的吸收。
分層介質組件
此使用案例介紹了分層介質組件，并概述了其選項、設置和電磁場解算器。
展開 JCMsuite應用：薄膜太陽能電池一維模型
本案例展示的是一個一維模型的薄膜太陽能電池示例。它包括一個附加銀層和透明邊界條件的兩個設置，而不是完美的電導體邊界條件進行比較。腳本data_analysis / run_comparison_1D.M對這兩種設置執行波長掃描，并將結果可視化，就像薄膜太陽能電池的例子一樣。此外，它在下圖底部所示的半對數圖中顯示了兩種設置的節能誤差。
一維系統的幾何定義和網格劃分
雖然光源、材料和項目設置與2D模型非常相似，但幾何定義和網格參數的layout.jcm(布局文件)略有不同
與2D和3D幾何定義相比，在1D設置中使用關鍵字Layout1D而不是Layout。 上面所示的文件使用了完美的電導體邊界條件，通過為邊界類權分配一個域邊界。 關于透明邊界設置和Layout1D的更多信息可以在參數參考中找到。
展開 基于COMSOL的太陽能電池多層介質薄膜的吸收特性分析 ￥600
計算要點介紹
1.多層介質薄膜的吸收，反射，散射在COMSO如何計劃。
2.模型特別多層時，如何快速輸入，操作，不需要一層一層的輸入。
方法： 采用matlab 編程讀取膜系數據，然后聲場一些COMSOL 運行命令（方法），在點擊方法coating1 的運行，則多層介質模型即可自動生成。 該方法特別適合，膜系數據特別多層，或需要研究不同膜系情況下規律，可快速更改。
本案例模型及相關操作見附件、收費內容部分，凡購買本案例的朋友，結合附件中的模型及相關操作說明在仿真操作上還有什么疑問，請與我溝通交流。
JCMsuite案例展示：薄膜太陽能電池的一維模型仿真
本案例展示的是一個一維模型的薄膜太陽能電池示例。它包括一個附加銀層和透明邊界條件的兩個設置，而不是完美的電導體邊界條件進行比較。腳本data_analysis / run_comparison_1D.M對這兩種設置執行波長掃描，并將結果可視化，就像薄膜太陽能電池的例子一樣。此外，它在下圖底部所示的半對數圖中顯示了兩種設置的節能誤差。
一維系統的幾何定義和網格劃分
雖然光源、材料和項目設置與2D模型非常相似，但幾何定義和網格參數的layout.jcm(布局文件)略有不同
與2D和3D幾何定義相比，在1D設置中使用關鍵字Layout1D而不是Layout。上面所示的文件使用了完美的電導體邊界條件，通過為邊界類權分配一個域邊界。關于透明邊界設置和Layout1D的更多信息可以在參數參考中找到。
展開 太陽能薄膜電池設計新方式！3D打印支架將提升其轉換效率
在各種新能源技術中，光伏發電無疑是最具有前景的方向之一。傳統的硅基太陽能電池雖然實現了產業化，有著較為成熟的市場，但其性價比還無法與傳統能源相競爭，并且制造過程中的污染和能耗問題影響了其廣泛應用。因此，研究和發展高效率、低成本的新型太陽能電池十分必要。在眾多的新型太陽能電池里，鈣鈦礦薄膜太陽能電池脫穎而出，吸引了眾多科研工作者的關注，還被《Science》評選為2013年十大科學突破之一。
斯坦福大學材料科學與工程系的研究團隊開展了鈣鈦礦薄膜太陽能電池領域的研究，他們對現有技術設備的斷裂分析表明，鈣鈦礦有源層和相鄰載流子選擇性接觸都是機械脆弱的 。這將嚴重影響太陽能電池的熱機械可靠性和使用壽命該，也是這一太陽能電池技術走向成熟的主要障礙。針對上述問題，斯坦福大學研究團隊采用新的思路設計鈣鈦礦薄膜太陽能電池，即復合太陽能電池（CSC）。復合太陽能電池內部的支架，解決了這些材料的內在脆弱性。
日前美國加州3D打印初創企業T3DP稱，通過其專利的 “體積式3D打印技術/volumetric 3D printing ”，能夠制造鈣鈦礦太陽能電池所需的內部支架。這一應用與斯坦福大學復合太陽能電池的設計方式有著類似之處，斯坦福大學有關復合太陽能電池的思路對其將3D打印應用擴展到新的視野非常有幫助。
3D打印仿生支架
提高鈣鈦礦太陽能電池轉換效率
斯坦福大學復合太陽能電池研究團隊對研究成果的總結是，內部支架有效地將傳統的單片平面太陽能電池分隔成尺寸可伸縮且機械屏蔽的單個鈣鈦礦電池陣列，其由周圍的支架橫向封裝并通過前電極和后電極并聯連接。
復合太陽能電池表現出顯著增加的~13Jm-2的斷裂能 。這一數據比先前報道的平面鈣鈦礦（~0.4Jm-2）增加30倍 ，同時保持與平面裝置相當的效率。
展開 原位制備MoO3薄膜提高銅鋅錫硫硒太陽能電池背界面接觸性能
該MoO3薄膜能有效抑制過厚Mo(S,Se)2的形成。研究發現，MoO3厚度隨著溫度的升高而增大，其中350°C形成的MoO3厚度最為合適，既能夠有效降低Mo(S,Se)2的厚度，又不影響吸收層和鉬電極接觸，器件最高效率達到10.58%。這種方法不會引入其他雜質元素，操作簡單方便。
圖1 不同溫度下退火的Mo層厚度
本工作近期發表于Science China Materials, 2018, doi:10.1007/s40843-018-9381-1。
馬里蘭大學胡良兵ACS Nano：外延連接的碳納米管薄膜在水性電池集流器的應用
圖 5 W-CNT薄膜在‘水中鹽’水系電池中的性能圖
（a）在10 mV/s下W-CNT薄膜電極的CV曲線圖；
（b）第5圈，電池的充放電曲線圖；
（c）W-CNT薄膜集流體，LMO/MS全電池的循環性能圖。
【小結】
本文找到了一種“外延焊接”工藝，利用薄的外延石墨層將相鄰的碳納米管連接在一起，形成高度結晶和互連的碳納米管，改善了電導率和機械性能，并且不犧牲CNT的結構和純度。W-CNT薄膜具有高導電性（?1500 S/cm），機械強度高（?120 MPa），在酸性/堿性溶液中，具有化學和電化學穩定性，具有高性能集流體的應用潛力。在“外延焊接”工藝中，聚合物溶液涂層和高溫退火都是非常簡單工藝，可以在工業生產中廣泛應用和碳納米結構之間的相互連接。
文獻鏈接：Epitaxial Welding of Carbon Nanotube Networks for Aqueous Battery Current Collectors（ACS Nano, 2018, DOI: 10.1021/acsnano.7b08584）。
展開 
制備可卷曲的CIGS薄膜電池，「旭科新能源」未來瞄準戶外用品和工業無人機市場
能源和環境是人類社會必須面對的兩大基本問題，而利用太陽能電池時同時解決上述兩個問題的最佳選擇之一。
學術界和產業界普遍認為太陽能電池的發展已進入了第三代。第一代為單晶硅太陽能電池，第二代為多晶硅、非晶硅太陽能電池，第三代是具備輕、薄、柔性特征的薄膜太陽能電池，包括銅銦鎵硒CIGS等化合物薄膜太陽能電池和薄膜Si系太陽能電池。
其中，CIGS薄膜電池由于具備成本低、性能穩定、抗輻射能力強、光電轉換效率高等特性，吸引了眾多機構的研究和公司的開發。但CIGS電池具有復雜的多層結構和敏感的元素配比，工藝制備條件極為苛刻，所以同領域公司多處在研發或是中試線開發階段。
在嘉興光伏科創園內，一家成立于2015年的科技企業旭科新能源，已完成了CIGS薄膜電池的研發和小批量試產。旭科新能源聯合創始人劉杰鵬告訴36氪，其CIGS薄膜電池的厚度僅為0.2mm，卷曲時的曲率半徑小于20mm。而市面上大多數CIGS薄膜電池的厚度在1mm以上，并且無法實現真正卷曲，僅是具備柔性特征。
旭科新能源的CIGS電池之所以比同類產品更薄，主要原因是旭科新能源使用了不同的封裝基底材料。CIGS薄膜太陽能電池可以使用玻璃、柔性的不銹鋼、聚合物，以及其他金屬薄片等作為封裝基底材料。
由于CIGS層沉積過程需要高溫條件，因此具備可卷曲、耐高溫、延展性好等優點的不銹鋼材料成為了常見的封裝基底材料。但不銹鋼具備導電性，這就意味著需要制備電子隔離層，才能使用內連接的方法將單體電池集成為組件，同時也會增加整體電池的厚度。
旭科新能源使用了聚酰亞胺材料制作封裝基底，它不具備導電性，可以減小電池的厚度，使之具備卷曲能力。但是聚酰亞胺熔點較低，不具備耐高溫特性。這就要求旭科新能源對CIGS的生長和制備工藝進行改進，使得在低溫狀態下也能生長出高質量的CIGS層。
展開 漲技術了！原來它們是造成光學薄膜損傷的影響因素
今天為大家分享一下關于造成光學薄膜損傷影響因素的內容，歡迎大家學習一下哦！
薄膜厚度
隨著光學薄膜的厚度增加，LIDT會迅速減小。首先，光學薄膜中可能出現的駐波場分布直接受光學薄膜厚度大小的影響，從前面的分析可知，激光與薄膜相互作用的場效應首先發生在靠近空氣的幾個膜層厚度中；其次，由于應力的累積效應，單一膜層內的應力總是會隨著膜層數目的增加而增加：最后，雜質缺陷吸收的概率隨著光學薄膜的厚度逐漸增大而增加，導致吸收源變多，從而使薄膜更易于發生損傷。
薄膜內雜質缺陷
對于一般的電介質光學薄膜來說，非線性吸收效應作用不大，此時光學薄膜中的雜質缺陷是導致激光破壞的重要因素。鍍膜前對基底的加工、清洗、處理等過程會不可避免地引入雜質：蒸發鍍膜過程中，往往在鍍膜材料中會形成雜質，主要有異于原材料的污染介質、膜層非正常生長而形成的結瘤和微孔以及材料非正常結合的覆蓋物等。由于雜質缺陷在光學薄膜中的存在，增大了激光作用時被損傷破壞的可能，降低了光學薄膜的LIDT。另外，作為吸收激光能量的潛在熱源，膜層內雜質區域熱量的異常吸收和積累總是會引起局部區域材料體積膨脹，膜層內部產生應力，進而發生損傷。
薄膜制備工藝
由于光學薄膜的沉積技術、制備原理、方法和工藝的不同，導致薄膜特性差異明顯，如微觀結構不同、折射率等光學參數不同、雜質缺陷的引入量不同等，這些因素都會影響薄膜的激光損傷破壞機理和過程，因此有不同的破壞閾值。對于蒸鍍法，適當增大沉積速率會促使薄膜向著顆粒細小且致密的方向生長形成膜層，增大了薄膜的折射率。而薄膜的晶粒尺寸、吸收效應和殘余應力都會隨沉積溫度的升高而變大，這些都會減小薄膜的LIDT。例如，離子束輔助沉積最突出的特點是使薄膜變得致密，有利于提高LIDT。
展開 鈦酸鑭光學特性-鈦酸鑭光學特性 在薄膜技術領域
鈦酸鑭光學特性
在薄膜技術領域，損耗吸收低、機械性能優良、易于制備，性能穩定的鍍膜材料一直是工藝和設計人員的首選材料。鈦酸鑭(H4)薄膜在此方面顯示出無比優越的性能，研究表明，該薄膜具有良好的工藝穩定性，無論是室溫還是加熱沉積，或者無論蒸鍍過程中充氧多少(甚至不充氧)，蒸發束流高低，其折射率變化均不大，消光系數極小，激光損傷閾值穩定。該材料是由氧化鈦和氧化鑭合成得到的，其化學成分為LaTiO3，光譜透明區為360~7 000 nm，是一種極具發展前途的光學鍍膜材料。
鑒于鈦酸鑭薄膜具有損耗吸收小、易于制備，性能穩定的優良特性，可作為激光薄膜制備的一種優良鍍膜材料，因而具有極大的發展潛力。同時，不同波長的激光輻照處理，會對薄膜的不同性能改善起到意想不到的效果。
愛特斯專業生產鈦酸鑭，主要有燒結顆粒和晶體顆粒，純度可以達到99.99%以上，鈦酸鑭為鈦和鑭的混合物，10年以上的生產經驗，品質穩定，技術過硬，遠銷歐美、日韓、東南亞等國家。
鈦酸鑭在薄膜技術領域，損耗吸收低、機械性能優良、易于制備，性能穩定，光譜透明區為360~7 000 nm
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展開 新能源電池技術之固態電池
優勢之四：輕（能量密度高）
使用了全固態電解質后，鋰離子電池的適用材料體系也會發生改變，其中核心的一點就是可以不必使用嵌鋰的石墨負極，而是直接使用金屬鋰來做負極，這樣可以明顯減輕負極材料的用量，使得整個電池的能量密度有明顯提高。
此外，許多新型高性能電極材料，可能之前與現有的電解液體系的兼容性并不好，但是在使用全固態電解質后該問題可以得到一定的緩解。
綜合考慮到以上兩大因素，全固態電池相比于一般鋰離子電池，能量密度可以有一個較大幅度的提升：現在許多實驗室中，都已經可以小規模批量試制出能量密度為300-400Wh/kg的全固態電池了（一般鋰離子電池是100-220Wh/kg）。
從能量密度的數據上看，或許全固態電池真的有希望讓我們的生活從“一天一充”升級到“兩天一充”。
3.固態電池的技術線路？
固態電池領域有不同的技術路線，固體電解質可大致分為三類：無機電解質、固態聚合物電解質（SPE，Solid Polymer Electrolyte）、復合電解質。目前較多業者投入研究的材料包括固態聚合物、硫化物（Sulfide）、氧化物（Oxide）、薄膜（Thin Film）等。像是戴森、蘋果各自收購的固態電池廠 Sakti3 和 Infinite Power Solutions，皆以薄膜為主，但制程復雜，量產難度高，先前市場傳出戴森、蘋果有意放棄，故現階段發展狀況不太明朗，而豐田、松下（Panasonic）、三星、寶馬、寧德時代投入硫化物電解質，輝能、索尼則是聚焦在氧化物。
蘋果從 2012 年就開始積極布局固態電池及充電技術的專利，2013 年收購了 Infinite Power Solutions。近兩三年汽車廠布局固態電池的消息大幅浮上臺面，像是豐田對外宣示將在 2022 年對外銷售搭載固態電池的電動車。
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