TCO玻璃(导电氧化物薄膜)相关知识

bomoaa

神马是TCO玻璃？
. V! k' p0 G# p5 z: v; b' o) S  　TCO玻璃是指在平板玻璃表面通过物理或化学镀膜方法均匀的镀上一层透明的导电氧化物薄膜(TransparentConductiveOxide)而形成的组件。对于薄膜太阳能电池来说，由于中间半导体层几乎没有横向导电性能，因此必须使用TCO玻璃有效收集电池的电流，同时TCO薄膜具有高透和减反射的功能让大部分光进入吸收层。
  　　虽然目前晶硅电池占主流，薄膜电池也还存在种种问题需要解决，但是薄膜电池有其独特的优势使得发展前景广阔：转换效率和生产成本改善空间巨大，生产工序相对简单、生产能耗少，应用范围广泛；美国的薄膜产商FirstSolar发展非常迅速，后来者居上，已成为世界第一大太阳能电池企业；根据NanoMarkets预测，09-15年薄膜电池产量还将有16倍的增长空间，复合增速高达58%；而按照国内目前各厂商的扩产计划，国内薄膜太阳能电池企业的扩产大幅扩产将将拉动TCO玻璃需求高增长。
  　　TCO玻璃的生产工艺
' Q# ~; W" y. J2 U0 s; y  　　TCO玻璃工艺主要分为超白浮法玻璃生产、TCO镀膜。超白浮法玻璃生产工艺难度较高，目前世界上主要供应商有日本旭硝子、美国PPG、法国圣戈班等，国内供应厂家有限，目前仅金晶科技、南玻、信义能够供货。太阳能TCO镀膜玻璃当前以FTO玻璃为主，AZO玻璃将成为未来发展趋势，主要采用化学气相沉积法(FTO玻璃)和磁控溅射法(AZO玻璃)。
      超白浮法玻璃生产工艺难度较高，目前世界上主要供应商有日本旭硝子、美国PPG、法国圣戈班等，国内供应厂家有限，目前仅金晶科技、南玻、信义能够供货。
     太阳能TCO镀膜玻璃当前以FTO玻璃为主，AZO玻璃将成为未来发展趋势，主要采用化学气相沉积法（FTO玻璃）和磁控溅射法（AZO玻璃）。
     太阳能TCO玻璃供给有限，发展空间巨大当前太阳能TCO玻璃生产控制在少数国外厂商手中，如板硝子、旭硝子、AFG、PPG等；我国近年来虽然有多家研究机构和公司申请了TCO镀膜的发明专利，但仍未真正实现产业化，并且镀膜设备仍受国外生产商控制。
+ `6 d0 R  V! a1 r   透明导电氧化物薄膜主要包括In、Sb、Zn和Cd的氧化物及其复合多元氧化物薄膜材料。
8 i: h$ r, x  K2 _) e     TCO有两个主要指标：一是对可见光的高透过率（T avg >80%），另一个是高的导电率（R <10-3&Omega;·cm)）。
     TCO玻璃因其透明、导电的优异性能而应用广泛，可以应用在太阳能薄膜电池、显示器、热反射镜、透明表面发热器、柔性发光器件及雷达屏蔽保护等领域。
   TCO玻璃镀膜工艺太阳能TCO镀膜玻璃当前以FTO玻璃为主，AZO玻璃是未来的发展方向TCO薄膜主要包括In、Sn、Zn以及Cd的氧化物及其复合多元氧化物等。TCO薄膜根据材料的不同，主要包括ITO、FTO和AZO。
# {" F- \7 K4 `% U" @& o     ITO的导电性能在目前是最好的，最低电阻率达10-5&Omega;cm量级，但是ITO玻璃因In离子在薄膜太阳能电池制作的PEVCD工艺中会被H离子还原，导致光透过率衰减80%，电性大幅下降，同时In是稀有金属，价格昂贵，所以不太适用于薄膜太阳能电池前电极；FTO是带有雾度的产品，激光刻蚀容易，光学性能适宜等优点，利用这一技术生产的TCO玻璃已经成为薄膜光伏电池的主流产品；AZO目前研究进展迅速，电阻率和光透性都优于FTO，且原料丰富，稳定性好，是未来的发展方向，但目前在制绒方面存在问题，并且长期稳定性问题，暴露在大气中它会吸附氧和水汽，目前工业化应用还不成熟。
     镀膜工艺主要采用APCVD或磁控溅射法目前，TCO镀膜方法主要采用化学气相沉积法（FTO玻璃），和磁控溅射法（AZO玻璃）。
- X. \) r5 l$ l7 h; B. ]) |     溅射沉积薄膜主要以惰性气体放电而产生的正离子轰击固体阴极，入射离子与靶材发生碰撞，从而把被溅射物质做成的靶材表面原子轰击出来，被溅射出来的原子带有一定的动能，会沿一定的方向射向衬底，在衬底上沉积出薄膜。磁控溅射法镀的膜均匀性较好，但是就我们国家来说，高质量靶材的制备工艺还不成熟，需要从国外进口，生产成本就相应较高。另外，由于磁控溅射法必须在一定的真空条件下进行，因而在一定程度上限制了透明导电玻璃的有效制备面积。
' E' s# c- R, y; V9 F$ w3 \     化学气相沉积法是利用气态(蒸气)先驱物，在高温衬底表面或附近，进行原子或分子间的化学反应，形成一层固态沉积物的过程。这种方法生产的产品成本相对较低，激光刻蚀容易，光学性能适宜等优点。
  　　太阳能TCO玻璃供给有限，发展空间巨大
  　　当前太阳能TCO玻璃生产控制在少数国外厂商手中，如板硝子、旭硝子、AFG、PPG等；我国近年来虽然有多家研究机构和公司申请了TCO镀膜的发明专利，但仍未真正实现产业化，并且镀膜设备仍受国外生产商控制。当前国内生产企业寥寥无几，已投产的仅有中国科技、南玻和信义，未来中航三鑫等企业将进军TCO玻璃行业。
      TCO在薄膜太阳能电池中的应用太阳能电池（光伏电池）主要分为晶体硅电池和薄膜电池，当前晶体硅占整个光伏市场80%的份额，薄膜电池占比约20%。
* D# P+ E6 `2 u: C5 |  F     薄膜太阳能电池（thin-film pv）是将半导体薄膜沉积在载体上形成的电池，在光照条件下，半导体薄膜可以利用光升伏打效应将光能转化为电能，并通过前电极与背电极将电能输出。
/ u9 P. O# O% R# R; i     TCO玻璃作为薄膜太阳能电池前电极，是其必不可少的一部分，对于薄膜太阳能电池来说，由于中间半导体层几乎没有横向导电性能，因此必须使用TCO玻璃有效收集电池的电流，同时TCO薄膜具有减反射的功能让大部分光进入吸收层；薄膜电池对TCO玻璃的光谱透过率、导电性能、雾度等性能都有要求。
     太阳能TCO玻璃供给有限，发展空间巨大国外的太阳能TCO玻璃生产概况当前全球太阳能TCO玻璃的生产主要控制在少数企业中。
     以旭硝子AGC为例，AGC从1985年就开始生产TCO玻璃，随着太阳能电池的发展，2008年2月，公司专门成立了太阳能玻璃事业部，负责TCO玻璃及其他太阳能玻璃的生产。
! u+ x4 q: b" _/ H7 X0 ~! Q     AGC2009年实现了200亿日元的销售收入，增速达100%，根据公司计划，2010年将保持75%的增长，达到350亿日元。
     我国自有TCO镀膜技术仍未实现产业化，需从国外引进从在我国申请的专利情况来看，早在2000年就有清华大学申请了专利，截止到目前不完全统计已有14项。申请的单位主要为学校与研究所（7个）、中资企业（4个）、外资企业（3个），可以看出学校与研究所等的研究机构仍是拥有专利的主流，但是这些技术只停留在实验室阶段，尚未实现产业化；拥有专利的中企也尚未有大规模生产TCO的规划，当前我国产业化的技术仍来自国外。

yifeng602

VB