ペロブスカイト太陽電池の産業化への投資機会: 主要機器とレーザープロセス
ペロブスカイト太陽電池（PSC）は、太陽光発電における変革をもたらす技術であり、世界中で産業化が加速しています。従来のシリコンベースのセルとは異なり、PSCは全く新しい製造プロセスと設備を必要とするため、特殊な製造ツールへの大きな投資機会が生まれます。コアとなる設備には、コーティング、蒸着、レーザー、カプセル化システムなどがあり、特にレーザーエッチングと薄膜蒸着は、スケーラブルな生産において非常に重要です。
1. ペロブスカイト生産ラインの主要設備
PSCの独特な層構造（正孔輸送層（HTL）、ペロブスカイト層、電子輸送層（ETL）などの機能性フィルムを積層したもの）には、精密かつスケーラブルな製造技術が求められます。以下の装置カテゴリーが必須です。
成膜装置（PVD/RPD）：HTL層およびETL層に使用されます。物理蒸着（PVD）技術には、熱蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング（RPD）が含まれます。これらのプロセスは均一で高品質の膜を形成しますが、多額の設備投資が必要です。
コーティング装置：主にスロットダイコーターを使用し、ペロブスカイト光吸収層を成膜します。このウェットプロセスはコスト効率と材料利用率に優れていますが、膜厚均一性に課題があります。
レーザー装置：セルモジュールのパターン形成と相互接続に不可欠です。レーザーシステムは、セルの境界を定義し、直列接続を確保するための重要なエッチング工程（P1～P4）を実行します。
カプセル化システム: 湿気に敏感なペロブスカイト層を劣化から保護し、長期的な安定性を確保します。
2. レーザーエッチング：ペロブスカイトパターン形成の核
レーザープロセスはPSC製造に不可欠であり、直列接続と性能最適化のための精密なパターニングを可能にします。レーザープロセスには以下の4つのステップが含まれます。
P1 エッチング: 透明導電性酸化物 (TCO) を堆積した後、個々の電極ストリップを分離します。
P2 エッチング: HTL/ペロブスカイト/ETL スタックを除去して、バック電極で満たされたボイドを作成し、隣接するセルを接続します。
P3 エッチング: TCO をそのまま残し、電極/HTL/ペロブスカイト/ETL スタックを除去して隣接するセルを分離します。
P4 エッジ分離: カプセル化のために周辺領域をクリアします。
これらの手順により、最小限の電気損失と高いモジュール効率が保証されます。
3. ペロブスカイト層の堆積：コーティング法と蒸着法
ペロブスカイト層の堆積はセル性能にとって極めて重要です。大面積化技術には以下のものがあります。
スロットダイコーティング：スケーラビリティ、連続生産能力、そして90%という高い材料利用率で圧倒的なシェアを誇ります。しかし、均一性を制御するには高精度な装置が必要です。
ブレードコーティング: 低コストですが、材料の無駄が発生します。
スプレー/インクジェット印刷: フレキシブルな基板に適していますが、効率が低く、メンテナンスが複雑であるという制限があります。
蒸着: 優れたフィルム品質と均一性を提供しますが、材料の利用率とスループットは低くなります。
GCL オプトエレクトロニクス などの業界企業は 100MW のパイロット ラインでスロット ダイ コーティングを採用していますが、他の企業はプレミアム アプリケーション向けに気相法を研究しています。
4. 輸送層の堆積技術
HTL 層と ETL 層は PVD などの乾式プロセスに依存します。
熱蒸発：純度と成熟度は高いが、接着性は中程度。
スパッタリング: 厚さの制御と接着性に優れていますが、エッジが薄くなる傾向があります。
イオンプレーティング (RPD): ターゲットの使用率は最適ではありませんが、下層へのダメージは最小限で、優れたフィルム品質を実現します。
5. 比較分析：湿式プロセスと乾式プロセス
コーティング（ウェット）と PVD（ドライ）の選択にはトレードオフが伴います。
コーティング（ウェット）：コストは低く、材料効率は高いが、厚さが不均一です。
PVD（ドライ）：均一性と再現性に優れていますが、設備コストが高くなります。
景山 ライト 機械 や ジエジア 濰荘 などの企業は、これらの要素のバランスをとるハイブリッド ソリューションを提供しています。
6. 工業化の現状と展望
中国はペロブスカイトの産業化をリードしており、ギガワット規模の生産ラインが稼働しています（例：無錫のジェダイ・ライト・エナジー）。山東省、広東省、江蘇省では、機器の現地調達と実証プロジェクトを支援する政策が取られています。2027年までに、機器の効率と規模の向上により、ペロブスカイトモジュールのコストは0.06ドル/Wを下回ると予想されています。
結論
ペロブスカイト太陽電池の産業化は、レーザーおよび蒸着システムをはじめとする高度な設備にかかっています。レーザーエッチングは精密なパターニングを可能にし、コーティングおよびPVD技術はスケーラブルな薄膜蒸着を可能にします。世界的な生産能力の拡大に伴い、高精度・自動化された設備への投資が、ペロブスカイト商業化の次の段階を決定づけるでしょう。
