TCO玻璃的基本知識(shí)

3/5TCO〔Transparentconductingoxide〕玻璃，即透亮導(dǎo)電氧化物鍍膜玻璃，是在平板玻璃外表通過(guò)物理或者化學(xué)鍍膜的方法均勻鍍上一層透亮的導(dǎo)電氧化物薄膜，主要包括In、Sn、Zn和Cd的氧化物及其復(fù)合多元氧化物薄膜材料。TCO玻璃應(yīng)用在透亮導(dǎo)電電極、高溫電子器件等領(lǐng)域，如太陽(yáng)能電池、液晶顯示器、光探測(cè)器、窗口涂層等。平板顯示器中，現(xiàn)在ITO類型的導(dǎo)電玻璃仍是平板顯示器行業(yè)的主流玻璃電極產(chǎn)品。以了。薄膜太陽(yáng)能電池是在玻璃外表的導(dǎo)電薄膜上鍍制p-i-n半導(dǎo)體膜，再鍍制背電極。與光伏電池的性能要求相匹配的三種TCO玻璃：ITO鍍膜玻璃。一種格外成熟的產(chǎn)品，具有透過(guò)率高，膜層結(jié)實(shí)，導(dǎo)電性好等特點(diǎn)，初期曾應(yīng)用于光伏電池的前電極。但隨著光吸取性能要求的提高，TCO玻璃必需具備提高光散射的力量，而ITO鍍膜很難做到這一點(diǎn)，并且激光刻蝕性能也較差。銦為稀有元素，在自然界中貯存量少，價(jià)格較高ITO應(yīng)用于太陽(yáng)能電池時(shí)在等離子體中不夠穩(wěn)定，因此目前ITO鍍膜已非光伏電池主流的電極玻璃。SnO2鍍膜也簡(jiǎn)稱FTOLow-EITO相對(duì)較低，激光刻蝕簡(jiǎn)潔，光學(xué)性能適宜等優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)對(duì)一般Low-E的生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)展升級(jí)改進(jìn)，制造出了導(dǎo)電性比一般Low-E好，并且?guī)в徐F度的產(chǎn)品。利用這一技術(shù)生產(chǎn)的TCO玻璃已經(jīng)成為薄膜光伏電池的主流產(chǎn)品。氧化鋅基薄膜的爭(zhēng)論進(jìn)展快速，材料性能已可與ITO相比較，構(gòu)造為六方纖鋅礦型。其中鋁摻雜的氧化鋅薄膜爭(zhēng)論較為廣泛，它的突出優(yōu)勢(shì)是原料易得，制造本錢低廉，無(wú)毒，易于實(shí)現(xiàn)摻雜，且在等離子體中TCO光伏電池對(duì)TCO鍍膜玻璃的性能要求：1.光譜透過(guò)率為了能夠充分地利用太陽(yáng)光，TCO鍍膜玻璃肯定要保持相對(duì)較高的透過(guò)率。目前，產(chǎn)量最多的薄膜電池是雙結(jié)非晶硅電池，并且已經(jīng)開(kāi)頭向非晶/微晶復(fù)合電池轉(zhuǎn)化。因此，非晶/微晶復(fù)合疊層能夠吸取利用更多的太陽(yáng)光，提高轉(zhuǎn)換效率，馬上成為薄膜電池的主流產(chǎn)品。導(dǎo)電性能TCO導(dǎo)電薄膜的導(dǎo)電原理是在原本導(dǎo)電力量很弱的本征半導(dǎo)體中摻入微量的其他元素，使半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能發(fā)生顯著變化。這些微量元素被稱為雜質(zhì)，摻雜后的半導(dǎo)體稱為雜質(zhì)半導(dǎo)體。氧化銦錫〔ITO〕透亮導(dǎo)電玻璃就是將錫元素?fù)饺氲窖趸熤?0-5Ωcm量級(jí)。霧度為了增加薄膜電池半導(dǎo)體層吸取光的力量，光伏用TCO玻璃需要提高對(duì)透射光的散射力量，這一力量用霧度〔Haze〕來(lái)表示。霧度即為透亮或半透亮材料的內(nèi)部或外表由于光漫射造成的云霧狀或混濁的外觀。以漫射的光通量與透過(guò)材料的光通量之比的百分率表示。一般狀況下，一般鍍膜玻璃要求膜層外表越光滑越好，霧度越小越好，但光伏用TCO玻璃則要求有肯定向前散射，所以在光伏行業(yè)要求供給粒徑是100-500nm的顆粒來(lái)到達(dá)要求的霧度水平。目前，霧度掌握比較好的商業(yè)化TCO玻璃是AFG的PV-TCO11%～15%曲線。激光刻蝕性能TCO玻璃在鍍半導(dǎo)體膜之前，必需要對(duì)外表的導(dǎo)電膜進(jìn)展刻劃，被刻蝕掉的局部必需完全除去氧化物導(dǎo)電膜層，以保持絕緣?？涛g方法目前有化學(xué)刻蝕和激光刻蝕兩種，但由于刻蝕的線條要求很細(xì)，一般為幾十微米的寬度，而激光刻蝕具有溝槽均勻，剔除干凈，生產(chǎn)效率快的特點(diǎn)。耐候性與耐久性TCO鍍膜一般都使用“硬膜”鍍制工藝，膜層具有良好的耐磨性、耐酸堿性。光伏電池在安裝上以后，好的耐久性，目前，行業(yè)內(nèi)通用的保質(zhì)期是二十年以上。因此，TCO玻璃的保質(zhì)期也必需到達(dá)二十年以上。TCO玻璃應(yīng)用前景TCO玻璃共享薄膜太陽(yáng)能電池行業(yè)高成長(zhǎng)TCO玻璃是指在平板玻璃外表通過(guò)物理或化學(xué)鍍膜方法均勻的鍍上一層透亮的導(dǎo)電氧化物薄膜〔TransparentConductiveOxide〕而形成的組件。對(duì)于薄膜太陽(yáng)能電池來(lái)TCOTCO薄膜具有高透和減反射的功能讓大局部光進(jìn)入吸取層。展前景寬闊：轉(zhuǎn)換效率和生產(chǎn)本錢改善空間巨大，生產(chǎn)工序相對(duì)簡(jiǎn)潔、生產(chǎn)能耗少，應(yīng)用范圍廣泛；美國(guó)的薄膜產(chǎn)商FirstSolar進(jìn)展格外快速，后來(lái)者居上，已成為世界第一大太陽(yáng)能電池企業(yè)；依據(jù)NanoMarkets推測(cè)，09-151658％；而依據(jù)國(guó)內(nèi)目前各廠商的擴(kuò)產(chǎn)打算，國(guó)內(nèi)薄膜太陽(yáng)能電池企業(yè)的擴(kuò)產(chǎn)大幅擴(kuò)產(chǎn)將將拉動(dòng)TCO玻璃需求高增長(zhǎng)。TCO玻璃的生產(chǎn)工藝TCO玻璃工藝主要分為超白浮法玻璃生產(chǎn)、TCO鍍膜。超白浮法玻璃生產(chǎn)工藝難度較高，目前世界上主要供給商有日本旭硝子、美國(guó)PPG、法國(guó)圣戈班等，國(guó)內(nèi)供給廠家有限，目前僅金晶科技、南玻、信義能夠供貨。TCOFTO玻璃為主，AZO玻璃將成為將來(lái)進(jìn)展趨勢(shì)，主要承受化學(xué)氣相沉積法〔FTO玻璃〕和磁控濺射法〔AZO玻璃。太陽(yáng)能TCOTCO子、旭硝子、AFG、PPG等；我國(guó)近年來(lái)雖然有多家爭(zhēng)論機(jī)構(gòu)和公司申請(qǐng)了TCO鍍膜的制造專利，但仍未真正實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，并且鍍膜設(shè)備仍受國(guó)外生產(chǎn)商掌握。當(dāng)前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)寥寥無(wú)幾，已投產(chǎn)的僅有中國(guó)科技、南玻和信義，將來(lái)中航三鑫等企業(yè)將進(jìn)軍TCO玻璃行業(yè)。我們看好TCO玻璃的進(jìn)展空間。產(chǎn)品介紹TCO玻璃是指在平板玻璃外表通過(guò)物理或化學(xué)鍍膜方法均勻的鍍上一層透亮的導(dǎo)電氧化物薄膜〔TransparentConductiveOxideTCO薄膜〕而形成的組件。透亮導(dǎo)電氧化物薄膜主要包括In、Zn和Cd的氧化物及其復(fù)合多元氧化物薄膜材料。TCO〔Tavg>8％R<103Ω·。TCO玻璃因其透亮、導(dǎo)電的優(yōu)異性能而應(yīng)用廣泛，可以應(yīng)用在太陽(yáng)能薄膜電池、顯示器、熱反射鏡、透亮外表發(fā)熱器、柔性發(fā)光器件及雷達(dá)屏蔽保護(hù)等領(lǐng)域。共享薄膜太陽(yáng)能電池行業(yè)高成長(zhǎng)TCO在薄膜太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用太陽(yáng)能電池〔光伏電池〕主要分為晶體硅電池和薄膜電池，當(dāng)前晶體8020％。薄膜太陽(yáng)能電池〔thin-filmpv〕是將半導(dǎo)體薄膜沉積在載體上形成的電池，在光照條件下，半導(dǎo)體薄膜可以利用光升伏打效應(yīng)將光能轉(zhuǎn)化為電能，并通過(guò)前電極與背電極將電能輸出。TCO玻璃作為薄膜太陽(yáng)能電池前電極，是其必不行少的一局部，對(duì)于薄膜太陽(yáng)能電池來(lái)說(shuō)，由于中間TCOTCO薄膜具有減反射的功能讓大局部光進(jìn)入吸取層；薄膜電池對(duì)TCO玻璃的光譜透過(guò)率、導(dǎo)電性能、霧度等性能都有要求。薄膜太陽(yáng)能電池有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)：間主要包含兩個(gè)方面：一是轉(zhuǎn)換效率；二是生產(chǎn)本錢。轉(zhuǎn)換效率從產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)換效率來(lái)看，晶硅電池一般為14-19％，而薄膜電池的轉(zhuǎn)換效率為5-10％左右；而從試驗(yàn)室轉(zhuǎn)化率記錄看，薄膜電池的最高記錄已經(jīng)接近多晶硅電池，將近20％，與目前僅10％上下的轉(zhuǎn)化率相比，將來(lái)的薄膜電池還有翻番的提升空間。生產(chǎn)本錢電池設(shè)備交鑰匙工程的主要是AMAT、OerlikonULVAC，導(dǎo)致了設(shè)備本錢高企，25MW非晶硅薄膜電3億元～425MW4000萬(wàn)元～5000萬(wàn)元，同容量薄膜電池生產(chǎn)線的價(jià)格是晶硅的6-10倍，隨著技術(shù)的進(jìn)步、規(guī)?；a(chǎn)和設(shè)備廠商的增加，設(shè)備的價(jià)格下降空間巨大。原材料方面：薄膜電池的主要原材料包括TCO玻璃、EVA、靶材以及氣體。目前TCO玻璃、靶材和硅TCOAFG壟斷，溢價(jià)空間小，進(jìn)貨價(jià)格高；靶材目前的國(guó)內(nèi)供給仍被國(guó)際大廠把持，德國(guó)賀利氏是全球最大的供給商；國(guó)內(nèi)目前也沒(méi)有企業(yè)生產(chǎn)硅烷，而主要國(guó)際大廠擴(kuò)產(chǎn)有限，加之LCD等需求量居高不下，硅烷供給仍偏緊急，價(jià)格維持高位。隨著這些原材料的推廣，價(jià)格下調(diào)空間巨大。依據(jù)PHOTON的推測(cè)，將來(lái)薄膜電池的本錢將持續(xù)下降，且下降速度快于晶硅電池。大問(wèn)題：主要原料多晶硅或單晶硅制造工序簡(jiǎn)單、制造能耗大、切片材料利用率低、污染環(huán)境，從而也導(dǎo)致再生資源、同時(shí)還帶來(lái)環(huán)境污染，會(huì)使得其可再生的清潔能源打上折扣。而薄膜太陽(yáng)能電池制造工序簡(jiǎn)潔、能耗少，能避開(kāi)這個(gè)缺陷。以電耗為例，晶體硅由于使用的硅層較厚，而晶硅層從冶煉、提純、到澆注、切片，工序較多，每個(gè)環(huán)節(jié)消耗的電能也都較多。而非晶硅電池由于薄膜層格外薄，僅為晶體硅的1/100而且工序簡(jiǎn)潔，故耗電量較低，非晶硅總體耗電與晶體硅存在數(shù)量級(jí)的差異。應(yīng)用范圍廣泛薄膜太陽(yáng)能電池應(yīng)用廣泛主要表達(dá)在以下幾個(gè)方面：能在更廣的環(huán)境下發(fā)電：薄膜太陽(yáng)能電池弱光性好，適用的陽(yáng)光強(qiáng)度范圍廣，受天氣的影響??；承受的度高，功率不太簡(jiǎn)潔受度影響。多樣的基板材料可運(yùn)用在多種領(lǐng)域：晶硅電池必需加工成堅(jiān)硬的板塊狀電池板，限制了它的很多用途；柔性薄膜電池適用于建筑屋頂?shù)刃枰煨偷木植?。同時(shí)，應(yīng)用于建筑中，TCO能很好地阻擋外部紅外射線的進(jìn)入和內(nèi)部熱能的散失，雙層玻璃中間的PVBEVALOW-E玻璃的節(jié)能功能。效應(yīng)；碲化鎘存在的主要問(wèn)題是鎘化合物會(huì)引起環(huán)境污染，并且碲稀缺，銅銦鎵硒良品率低，而且銦稀缺。TCO玻璃需求高速增長(zhǎng)FirstSolar的例子我們以薄膜太陽(yáng)能電池標(biāo)桿企業(yè)--FirstSolar為例，可以看到薄膜太陽(yáng)能電池企業(yè)進(jìn)展之快速。FirstSolar1998年，2002年生產(chǎn)出第一塊光伏電池產(chǎn)品，2006年底在美國(guó)納斯達(dá)克上市。FirstSolar0465MV091100MV170倍，年復(fù)合增179173％，現(xiàn)在已經(jīng)躍身成為全球最大的光伏廠商。200998FirstSolar200萬(wàn)千瓦的太陽(yáng)能發(fā)電廠，這將是世界上最大的太陽(yáng)能發(fā)電廠，可供300萬(wàn)戶居民用電。該公司的薄膜太陽(yáng)能電池單位制造本錢已經(jīng)從04294美元/09084美元/瓦，10年1081美元/20098月的會(huì)議上，F(xiàn)irstSolar2014年其碲化鎘〔CdTe〕薄膜太052-063125％。薄膜太陽(yáng)能電池行業(yè)快速進(jìn)展將拉動(dòng)TCO玻璃需求高增長(zhǎng)據(jù)行業(yè)分析公司NanoMarkets201526000MW，銷售額將超過(guò)200億美元，太陽(yáng)能電池發(fā)電量的一半以上將來(lái)自薄膜太陽(yáng)能電池，而2009年薄膜電池的產(chǎn)量?jī)H為1644MW16倍的增長(zhǎng)空間，09-1558％。Bestsolar，奧、源暢光電、強(qiáng)生光電、金太陽(yáng)等主要薄膜電池生產(chǎn)商將在將來(lái)幾年釋放產(chǎn)能，一旦這些生產(chǎn)線投產(chǎn)，產(chǎn)量將實(shí)現(xiàn)快速增長(zhǎng)。50Wp1m2TCO將將拉動(dòng)TCO玻璃需求高增長(zhǎng)。TCO玻璃的生產(chǎn)工藝TCO玻璃是指在玻璃外表鍍一層透亮的導(dǎo)電薄膜形成的組件TCO玻璃的基片一般都使用超白浮法玻璃。超白浮法玻璃基片超白浮法玻璃又稱低鐵玻璃、五色玻璃、高透亮玻璃，是指由于三氧化二鐵含量低，導(dǎo)致可見(jiàn)光透射率高的浮法玻璃。它于一般浮法玻璃不同，其斷面不會(huì)呈綠色，具有極佳的透光性能，外觀有著與無(wú)色水晶相像的視覺(jué)效果，給人以貴重高雅的感覺(jué)，適合各類建筑裝飾、高檔玻璃家具、高檔轎車玻璃、高檔貴重品展現(xiàn)的柜臺(tái)櫥窗等。又由于其高透光率，應(yīng)用于薄膜太陽(yáng)能電池。優(yōu)異的特性適用于薄膜電池基片作為薄膜太陽(yáng)能組件的太陽(yáng)能玻璃必需具備以下特性：陽(yáng)光透過(guò)率高、吸取率和反射率低，讓光透過(guò)以便讓其他組件吸??；對(duì)風(fēng)壓、積雪、冰雹、投擲石子等光下，性能無(wú)嚴(yán)峻惡化；熱膨脹系數(shù)必需與構(gòu)造材料相匹配，即膨脹系數(shù)要小。我們以金晶科技的32mm浮法超白玻璃為例〔薄膜電池玻璃常承受32m陽(yáng)能電池的需求。除SiGe薄膜電池和CIGS可用金屬做為基片之外，幾乎其他全部的薄膜電池技術(shù)都承受超白玻璃作為電池芯片的基片材料。鐵的含量掌握困難；二是在原料熔化過(guò)程中，產(chǎn)生的氣泡難于消退。國(guó)內(nèi)供給廠家有限目前世界上主要的超白玻璃供給商，有日本旭硝子、美國(guó)PPG、法國(guó)圣戈班等。金晶、南玻A和以及最近推出超白浮法玻璃的信義和中航三鑫，國(guó)內(nèi)其他的企業(yè)如耀皮、遼寧阜、邢臺(tái)晶牛、南京圣韓等由于質(zhì)量或市場(chǎng)緣由，目前已停產(chǎn)。TCO玻璃鍍膜工藝太陽(yáng)能TCO鍍膜玻璃當(dāng)前以FTO玻璃為主，AZO玻璃是將來(lái)的進(jìn)展方向TCO薄膜主要包括In、Sn、Zn以及Cd的氧化物及其復(fù)合多元氧化物等。TCO薄膜依據(jù)材料的不同，主要包括ITO、FTO和AZO。ITO的導(dǎo)電性能在目前是最好的，最低電阻率達(dá)10-5Ωcm量級(jí)，但是ITO玻璃因In離子在薄膜太陽(yáng)能電池制作的PEVCD工藝中會(huì)被H80In是稀有金屬，價(jià)格昂貴，所以不太適用于薄膜太陽(yáng)能電池前電極；FTO是帶有霧度的產(chǎn)品，激光刻蝕簡(jiǎn)潔，光學(xué)性能適宜等優(yōu)點(diǎn)，利用這一技術(shù)生產(chǎn)的TCO玻璃已經(jīng)成為薄膜光伏電池的主流產(chǎn)品；AZO目前爭(zhēng)論進(jìn)展快速，電阻率和光透性都優(yōu)于FTO，且原料豐富，穩(wěn)定性好，是將來(lái)的進(jìn)展方向，但目前在制絨方面存在問(wèn)題，并且長(zhǎng)期穩(wěn)定性問(wèn)題，暴露在大氣中它會(huì)吸附氧和水汽，目前工業(yè)化應(yīng)用還不成熟。鍍膜工藝主要承受APCVDTCO鍍膜方法主要承受化學(xué)氣相沉積法FTO玻璃和磁控濺射法〔AZO玻璃。需要從國(guó)外進(jìn)口，生產(chǎn)本錢就相應(yīng)較高。另外，由于磁控濺射法必需在肯定的真空條件下進(jìn)展，因而在肯定程度上限制了透亮導(dǎo)電玻璃的有效制備面積?；瘜W(xué)氣相沉積法是利用氣態(tài)〔蒸氣〕先驅(qū)物，在高襯底外表或四周，進(jìn)展原子或分子間的化學(xué)反響，形成一層固態(tài)沉積物的過(guò)程。這種方法生產(chǎn)的產(chǎn)品本錢相對(duì)較低，激光刻蝕簡(jiǎn)潔，光學(xué)性能適宜等優(yōu)點(diǎn)。太陽(yáng)能TCO玻璃供給有限，進(jìn)展空間巨大國(guó)外的太陽(yáng)能TCO玻璃生產(chǎn)概況當(dāng)前全球太陽(yáng)能TCO玻璃的生產(chǎn)主要掌握在少數(shù)企業(yè)中。AGC為例，A