<nav id="cjxmr"></nav>

  1. <nav id="cjxmr"><mark id="cjxmr"></mark></nav>

            談談TCO玻璃那些事兒

            發布時間:2022-09-26 瀏覽量:1307 來源:中國建材報
            TCO是Transparent Conductive Oxide(透明導電氧化物)的簡稱,是透明導電薄膜的一大分類,也是最重要的類別。除了TCO,透明導電薄膜還包括透明導電金屬薄膜、非氧化物半導體薄膜、碳基薄膜、含有分散導電粒子的交聯體薄膜等。透明導電氧化物薄膜是半導體材料家族中的重要一員,具有光學帶隙寬、可見光透過率高、紅外反射率高、導電性好、機械強度高、化學穩定性好等特點,因此光電子領域采用的透明導電薄膜多數都是TCO材料。常見的TCO材料包括In、Sn、Zn和Cd的氧化物及其復合多元氧化物薄膜材料。
             
            TCO玻璃就是鍍有透明導電氧化物薄膜的玻璃材料,在平板顯示器件電極、薄膜太陽能電池電極、智能變色玻璃電極、隔熱節能視窗、加熱防霧玻璃、電磁屏蔽視窗、氣敏元件等領域具有廣泛應用。從物理概念上講,廣義的TCO玻璃包含所有透明導電氧化物薄膜,但在產業中,由于歷史原因,通常將薄膜太陽能電池前電極用的透明導電氧化物膜玻璃直接稱為TCO玻璃,實際上是使用了一個大范圍的概念。
             
            相信隨著CdTe電池產業的進一步發展,特別是鈣鈦礦電池的產業化實施,國內TCO行業會迎來新的爆發式發展。
             
            薄膜太陽能電池對TCO玻璃有哪些要求?
             
            TCO玻璃是薄膜電池的前電極,也是電池的支撐材料和窗口材料,主要用于碲化鎘(CdTe)電池和鈣鈦礦電池。在功能上,TCO玻璃一是為電池的多層膜材料結構提供物理上的機械支撐;二是讓太陽光透過,并被光伏材料吸收轉換為電能;三是作為電極材料成為光伏器件的基本組成單元。對TCO的性能要求,主要有以下幾方面:
             
            1.光伏透射比。即在太陽能電池光譜響應范圍內的太陽光透射比,對薄膜電池來說,一般是指300~1000nm波段,這一點跟普通建筑玻璃有所不同,一般建筑玻璃關心的是可見光波段,即380~780nm,兩者在測試方法和適用標準上都不相同。TCO玻璃應讓盡可能多的太陽光透過,一般要求光伏透射比至少在82%以上。
             
            2.電導率。一般用方塊電阻來表示。方塊電阻越低,表示導電性越強,意味著電阻損失越小,因此電池要求電阻盡可能小。一般TCO玻璃要求方塊電阻要小于12Ω/□。
             
            3.霧度。表示薄膜散射光線的能力。以CdTe電池為例,為避免光學損失,要求TCO霧度低于2%,即要求TCO薄膜表面平整度要非常高,粗糙度要低。
             
            4.激光刻蝕性能。為了克服薄膜材料的不均勻性問題,減少橫向電流損失,薄膜太陽能電池會將大面積薄膜用激光刻畫成若干電池條,單個電池條寬度一般小于10mm,通過內部電路連接制成大面積光伏組件。要求TCO膜層的激光刻蝕性能好,不得有薄膜刻不斷,或刻傷玻璃本體等缺陷。
             
            5.高溫穩定性。CdTe電池制作過程中,需要經歷530°C以上高溫過程,因此要求TCO玻璃要有很好的高溫穩定性。在加熱過程中,薄膜的化學成分、光伏透射比、方塊電阻都不能有明顯變化。為此,TCO玻璃在導電層跟玻璃基體之間設有阻擋層,防止玻璃基體中的鈉離子溢出,使導電層功能劣化。另外,在加熱時,玻璃不得產生明顯機械變形,否則會影響光伏吸收層鍍膜的均勻性,及激光刻線的穩定性。
             
            6.大面積均勻性。光伏透射比和方塊電阻的均勻性是保障電池輸出電壓、電流平衡穩定的基本要求,從而保證大面積組件高的轉換效率。建筑光伏一體化(BIPV)是薄膜太陽能電池的重要應用場合,對顏色均勻性提出更高要求,不得有干涉條紋、膜層云朵等缺陷。
             
            7.低成本。光伏產品最終的競爭力評價以單位發電量的綜合成本來衡量,比如現在晶硅電池組件售價在2元/瓦左右,薄膜電池要跟晶硅電池形成競爭,成本必須不高于晶硅電池。而TCO玻璃是薄膜電池原材料成本中最高的部分,因此必須降低TCO玻璃的制造成本。
             
            經過多年技術發展,氟摻雜氧化錫薄膜(F- doped Tin Oxide)成為符合以上各方面條件、性價比最優的選擇,其化學式為SnO?:F,簡稱FTO。因此現在薄膜太陽能電池領域一般講的TCO玻璃實際上就是指FTO玻璃。目前TCO玻璃的性能瓶頸,也就是技術難點主要表現在:TCO表面織構的調控;電荷輸運特性與電池器件能帶結構的適配性;大面積鍍膜的均勻性。
             
            TCO玻璃的市場需求
             
            TCO玻璃主要應用于CdTe電池和鈣鈦礦電池。美國First Solar是世界上最大的CdTe薄膜電池制造商,產能超過10GW,2021年的出貨量為7.7GW,消耗TCO玻璃約5000萬平方米。其TCO玻璃供應商主要是日本NSG公司,NSG與First Solar有長期合作關系,無論技術開發還是市場合作,都關系密切,幾乎形成了一對一的專供模式。配合First Solar的CdTe電池產業布局,NSG在美國俄亥俄州、越南、馬來西亞等地都建有TCO玻璃生產線。
             
            國內主要的CdTe薄膜電池制造商包括中建材、杭州龍焱、中山瑞科等,產能接近1GW。中建材正在大規模擴張建設,在建及規劃產能超過10GW,增長勢頭明顯。
             
            鈣鈦礦電池目前還沒有完全實現產業化,但發展勢頭強勁。單結鈣鈦礦電池實驗室效率已達25.7%,居各類薄膜電池之首,逼近單晶硅的水平,理論轉換效率超過33%,仍有很大上升空間,有望成為新一代太陽能電池的主力軍。我國在鈣鈦礦電池研究與產業化推進方面都位居世界前列,國內已經建成數條百MW級的鈣鈦礦電池中試線,開始實現生產與電站應用。
             
            光伏產業已經成為我國重要的戰略新興行業,我國在整個光伏領域的技術水平和產業規模都居世界領先地位,2021年全國光伏組件總出貨量為182GW,仍然以晶硅為主,隨著鈣鈦礦電池技術的迅速發展與產業化進程推進,對TCO玻璃的需求將逐步釋放顯現。如果鈣鈦礦電池產量達到晶硅電池一半,TCO玻璃的年需求量將達到6億平方米,接近1億重量箱。
             
            TCO玻璃的制備技術
             
            常見的薄膜沉積技術,如化學氣相沉積、磁控濺射、溶膠凝膠、真空蒸發、分子束外延等常,都可用于制備SnO?薄膜,能滿足薄膜太陽能電池用TCO玻璃的需求。其中常壓化學氣相沉積(APCVD)無需真空環境,設備簡單,可以與浮法玻璃工藝兼容,具有生產效率高、能耗低、生產成本低、耐候性好等優勢,成為生產TCO透明導電玻璃的主流方法。
             
            從TCO玻璃的技術層次和市場規模上看,NSG在世界范圍內仍具有一定壟斷地位,不過國內的中國玻璃控股有限公司、艾杰旭特種玻璃(大連)有限公司(AGC旭硝子)、金晶(集團)有限公司等企業也都具備生產TCO玻璃的能力,市場規模主要是受下游薄膜電池產業的影響未能擴大,但在技術水平上跟NSG并沒有明顯差距。
             
            跟其他技術來源不同,中國玻璃控股有限公司的技術完全是自主開發成功的。公司長期穩定從事浮法在線鍍膜玻璃的研發工作與生產應用,針對世界三大浮法玻璃生產技術之一的中國“洛陽浮法”工藝特點,原創性地提出在退火窯內制備氧化物功能薄膜的技術路線,歷經十余年攻關,一舉解決錫槽內制備鍍膜玻璃干擾成形工藝、現有生產線技改難度大、投資高、受國外專利限制等問題,打破國際上對浮法退火窯不適合作為鍍膜工藝區間的論斷,形成了擁有自主知識產權的成套技術體系,實現了中國特色功能鍍膜玻璃產業化技術和關鍵裝備的重大突破,開發出在線低輻射鍍膜玻璃(在線Low-E)、TCO玻璃等系列產品,相關成果獲得2020年度國家技術發明獎二等獎。其主要技術特色如下:
             
            1.通過強化薄流層氣相反應過程的爆發性形核,實現SnO?基微納結構氧化物功能薄膜的高效制備,薄膜沉積速率高,可調節范圍寬,與浮法生產線兼容匹配能力強,適應薄板TCO玻璃的生產需求。
             
            2.利用浮法在線原位摻雜和多層復合調控技術,解決了膜層干涉著色的技術難題,TCO膜層顏色均勻性、一致性好,有利于發揮薄膜太陽能電池色澤柔和、美觀大方的特點,適合BIPV應用。
             
            3.TCO的阻擋層在錫槽內沉積,導電功能層在退火窯A0區沉積,并設有成套的鍍膜環境調節保障措施,利用錫槽和退火窯的氣氛環境,分區鍍膜,工藝過程穩定易控。
             
            4.鍍膜裝備為線性多進多排結構,模塊化設計、組裝,鍍膜效率高,操作維護方便,對生產線影響小,建設成本低。
             
            5.配有獨特的鍍膜主原料冷凝回收與廢氣處理技術,實現環保綠色生產,通過回收再生,主原料利綜合利用率達80%以上,生產運行成本低。
             
            6.鍍膜參數自動控制,TCO薄膜光學參數熱端、冷端實時檢測,實現閉環自洽,充分利用最新智能生產技術,生產過程穩定可靠,鍍膜率高、周期穩定。
             
            (作者單位:中國玻璃控股有限公司)

            注:新玻網遵循行業規范,任何轉載的稿件都會明確標注作者和來源。新玻網的原創文章,請轉載時務必標明文章作者和“來源:新玻網”,不尊重原創的行為新玻網或將追究責任。作者投稿可能會經新玻網編輯或補充。

            全部評論
            无需付费直播网站大全,东北老妇另类BBW,一级特黄AAA免费看
            <nav id="cjxmr"></nav>

            1. <nav id="cjxmr"><mark id="cjxmr"></mark></nav>