溅射靶材是制作薄膜的主要材料之一

溅射靶材是制作薄膜的主要材料之一

溅射靶材是制作薄膜的主要材料之一。它是高能激光武器中高速荷能离子轰击的目标材料,主要由靶坯、背板等部件组成。

靶坯作为目标材料的核心部分,是高速离子束流轰击的目标材料。在溅射涂层过程中,目标坯料被离子冲击后,其表面原子会溅出并沉积在基板上形成电子薄膜;背板主要起固定溅射目标材料的作用,一般需要良好的导电性和导热性。

溅射目标材料产业链包括金属净化、目标材料制造、溅射涂层和终端应用。溅射目标材料对金属材料的纯度有很高的要求。高纯钼靶用于平面显示面板(>99.97%)、ITO 靶(>99.99%)等,国内上游企业已具备相对成熟的净化技术,能够满足靶材的制造要求。

对于超高纯靶材(99.99%以上)的半导体芯片,国内上游厂商的金属净化技术有限,目前主要依靠从国外(美国、日本)进口的高纯金属。

溅射靶材的主要应用场景包括半导体芯片、平面显示器、太阳能电池和信息存储。半导体芯片对溅射靶材的金属材料纯度和内部微观结构要求较高;在平面显示器和太阳能电池领域,随着靶材尺寸的增加,靶材的焊接结合率和平整度需要达到更高的标准。

根据2023年中国商业产业研究院2023年 年数据显示,目前,在溅射靶材的应用分布中,平板显示的比例 约34%的信息存储约占信息存储的34% 太阳能电池和半导体芯片分别占29% 18%和 11%。

中国靶材市场规模持续增长

作为电子材料的子产业,目标材料和超高温特种功能材料产业是国家鼓励和支持的重点战略性新兴产业。近年来,为了鼓励国内目标材料产业的发展,加快核心材料的国内替代进程,中国出台了一系列政策措施。目标材料作为半导体、显示面板和光伏领域的关键核心材料,在政策支持和定位替代的背景下具有广阔的行业前景。

目标材料行业具有较高的行业壁垒和较高的产业集中度。一方面,目标材料制造工艺多,技术难度高。生产过程中涉及的核心技术包括金属纯度控制和净化技术、晶粒晶体控制技术、异种金属大面积焊接技术等。

另一方面,靶材行业采用供应商认证机制,认证周期长,一般为 2-3 年。长期以来,全球靶材市场主要集中在美国和日本的几家龙头企业,包括霍尼韦尔(美国)、日矿金属(日本)、东曹日本)等。

我国溅射靶材行业起步较晚,仍属于新兴产业。目前,江丰电子、隆华科技、阿石创等重点企业主要是该领域的重点企业。据华经产业研究院统计,2020年 中国靶材市场外资企业的比例高达 70%的江丰电子、隆华科技、阿石创等国内企业市场份额较低,分别占比 3%、3%和1%。

近年来,国内靶材行业领先企业加大研发投入,逐步突破关键技术门槛,部分产品已投入大规模生产。例如,国内高纯度 Mo 靶材、ITO 目标材料取得了技术突破,依托国内原料高纯钼粉、高纯锆等资源优势,具有较强的产品竞争力。

在国家政策支持和靶材国产化替代需求日益强烈的背景下,我国靶材市场规模持续增长。 2018 年到 2022 2000年,中国靶材市场规模由 243 亿元增长至 395 亿元,CAGR 为 12.91%。据中国商业产业研究院估计,2023 年中国靶材市场规模将达到 431 亿元,同比增长 9.11%。

从产品结构和客户结构来看,江丰电子主要生产金属材料溅射目标,下游客户涵盖半导体、显示面板和太阳能企业;主要产品为金属目标和化合物目标,客户主要为显示面板和光学通信行业;龙华科技的主要目标产品为钼目标和 ITO 目前,光伏电池领域正在逐步布局,主要用于显示面板领域。

消费电子拓展靶材市场空间

ITO 靶材是一种新型半导体氧化物陶瓷材料,是氧化锆和氧化锡粉末按一定比例混合,然后在高温气氛中烧结(1600°C,黑灰色陶瓷半导体由通氧烧结形成。

ITO 靶材是半导体光伏,LCD/OLED 显示器等领域的核心原材料之一。主要用于高性能磁控溅射制备 ITO 光电薄膜,在此过程中 ITO 薄膜以 ITO 靶材作为原料,通过磁控溅射手柄 ITO 将靶材气化溅涂在玻璃基板或柔性有机膜上。

ITO 上游靶材的主要原料是金属锆,其国内储量和价格受到影响 ITO 目标材料大规模生产和应用的主要因素。我国印度矿物储量有限,印度价格波动。

ITO 目标定位替代需求强劲。根据华经产业研究院的数据,2019年 年,中国已成为 ITO 但大多数靶材需求大国(约) 52%)的 ITO 目标材料供应来自国外,国内目标材料制造商主要供应中低端市场。目前,中国已成为世界上最大的显示面板生产基地,ITO 靶材国产化替代进程将继续加快。

ITO 靶材的两个主流应用场景是平板显示和薄膜光伏电池。其中,平板显示器使用的靶材(FPD 对靶材的纯度要求为 5N 左右,主要用于生产 ITO 电极平板玻璃和触摸屏,ITO 目标材料在显示靶材中所占比例接近 50%。

ITO用于薄膜太阳能电池 对靶材纯度的要求为 4N 左右,主要用于光伏薄膜电池的背电极,主要用于方形板靶材;异质结电池正在制备中 TCO 主要采用导电膜 ITO 靶材。

飞溅靶材主要用于显示面板和触摸屏面板的生产,包括钼靶、铝靶、铝合金靶、铬靶、铜靶、铜合金靶、硅靶、钛靶、铌靶和ITO 目标材料。显示面板市场主要分为 LCD 和 OLED 面板市场。国内显示面板替代化进程加快,国内显示面板市场规模迅速扩大,将推动上游靶材行业的发展。

LCD 面板在显示面板市场占主导地位,主要用于电视、笔记本电脑等大屏幕显示领域。近年来,国内制造商京东方TCL 华星等产能不断释放,逐渐释放 LCD 行业占据主导地位,显示面板国产化替代趋势明显。

2020 国内LCD年 面板出货量 89.9 预计100万平方米 2025 年将达到 115.1 2020-2025平方米百万平方米 年出货量 CAGR 为 5.07%。

OLED 面板的灵活性能满足曲面和折叠屏幕的需求,广泛应用于智能手机、智能可穿戴等消费电子领域,其市场渗透率正处于快速提高阶段。2020 年国内 OLED 面板出货量为 1.2 预计将达到百万平方米 2025 年将达到 6.1 百万平方米, 2020-2025 年出货量 CAGR 为 38.43%。

随着宏观经济环境的改善,智能手机产业有望复苏。2022年 2000年,折叠屏手机凭借其创新的形式和沉浸式的大屏幕体验,实现了 随着国内厂商的陆续入局和产品迭代,154.40%的高增长率有望在未来保持较高的增长率。

消费电子行业的复苏有利于上游显示面板和靶材行业的业务增长。OLED 随着折叠屏手机出货量的增加,面板由于其柔性特性,能够满足折叠屏电子产品的生产需求,OLED 预计面板市场渗透率将迅速上升,扩大平板显示目标材料的市场空间。

ITO是HJT光伏电池生产的主流靶材

在“碳达峰/碳中和”在目标、清洁能源转型等因素的推动下,光伏发电将逐步取代传统化石能源,未来具有巨大的发展潜力。2019 年至 2021 2000年,我国光伏发电量由中国发电 2243 亿千瓦时增加到 3259 亿千瓦时,CAGR 为 20.54%,预计 2023 年将达4206 亿千瓦时。

2019年光伏产业的发展带动了光伏电池产量的增长 年-2021 国内光伏电池年产量分别为 12862.1、15728.6 和 23405.4 万千瓦时,CAGR 为 34.90%,预计 2023 年将上升至 44484.1 万千瓦时。

光伏电池可分为晶体硅光伏电池和薄膜光伏电池。其中,晶体硅光伏电池在光伏电池市场占据主导地位,溅射靶材料较少;薄膜光伏电池常用的靶材包括铝靶、铜靶、钼靶、铬靶ITO 靶 和 AZO 目前,目标等。HJT 电池和钙钛矿电池是第三代光伏电池的潜在竞争对手。

HJT电池全称为晶体硅异质结太阳能电池,由晶体硅材料和非晶体材料组成,在晶体硅上形成非晶体膜,并通过特殊技术制造 P 型和 N 型半导体是特殊的 PN 结,属于 N 一种类型的电池。

异质结电池是由晶体硅基板和非晶硅薄膜制成的高效晶体硅太阳能电池结构的混合太阳能电池 P 氢化非晶硅和 N 氢化非晶硅和 N 非掺杂(本征)氢化非晶硅薄膜添加到硅衬底之间。

ITO 靶材是目前 HJT 光伏电池生产的主流靶材。HJT 电池行业的上游原材料包括硅、银浆、靶材等。;中游主要是电池板的生产和制造,主要过程包括非晶硅膜的清洗和制绒、正反面沉积、正反面沉积 TCO 薄膜、丝网印刷、低温固化等。

下游是光伏组件行业。HJT 由于导电性问题,技术路线引入了透明导电膜(TCO),TCO 膜通常使用 ITO(氧化锆锡)制备,原料为稀有金属锆,但由于锆是伴生矿,产量弹性小,价格高,因此制备 HJT 电池靶材成本比例相对较高,约为 1%。

钙钛矿型太阳能电池(perovskite solar cells),以钙钛矿有机金属卤化物半导体为吸光材料的太阳能电池属于第三代太阳能。主要结构包括透明导电基底、电子传输层、钙钛矿活性层、空穴传输层和顶电极 5 部分可广泛应用于光伏发电,LED 等领域。

钙钛矿(CatiO3) 1839 为了纪念地质学家,年复一年发现了一种新矿石 L A Perovskite,将其命名为 Perovskite,中文名称为钙钛矿。然后,和 CaTiO3 类似晶体结构的化合物统称为钙钛矿 ABX3 形式表示。

靶材成本占钙钛矿光伏成本的很大比例。根据协鑫光电的数据,目标材料和玻璃在钙钛矿组件中的成本占很大比例 30%以上,而在 2022 年 HJT 在电池成本构成中,靶材成本约占比 1%。与晶硅技术路线相比,钙钛矿技术中靶材的价值进一步提高。钙钛矿电池 ITO 各种靶材将用于制作导电玻璃、空穴传输层、电子传输层和金属背电极。

钙钛矿电池因其制备成本低、光电转换效率高等优点,被认为是未来最具工业化前景的新型薄膜太阳能电池。随着钙钛矿电池技术的不断优化和相关企业产能布局的增加,CPIA 预计 2023 钙钛矿电池年新增产能达到 0.5GW,2030年将迅速增长 161GW。与此同时,钙钛矿电池的市场渗透率也将迅速提高,预计2023年钙钛矿电池的渗透率将达到 0.2%,2030 年将增长至 30%。

原创文章,作者:财闻网,如若转载,请注明出处:https://www.car-metaverse.com/202306/212396000.html

发表回复

您的电子邮箱地址不会被公开。 必填项已用*标注