在線TCO玻璃：薄膜太陽能電池離不開你

 ■新聞緣起

　　對于玻璃并不陌生的你，了解“在線TCO玻璃”這個繞口的名詞嗎？它為什么這么稀罕？

　　力促太陽能作為清潔能源部分替代常規(guī)能源，似乎是新能源發(fā)展最為有效的途徑之一，因此太陽能電池自然成為低碳經(jīng)濟洪流的突破口。今年6月底，我國科技部、財政部和國家能源局下發(fā)的《關于做好2011年金太陽示范工作的通知》，被看作是為進一步擴大國內光伏發(fā)電應用規(guī)模、促進戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的明示。

　　薄膜太陽能電池被認為是發(fā)展前景光明的新型太陽能電池，而其重要組件TCO玻璃的生產(chǎn)技術卻一直掌握在外商手中，成為我國薄膜太陽能電池發(fā)展揮之不去的鐐銬。去年底，在以鮑魚聞名的福建東山，我國首條在線TCO鍍膜玻璃生產(chǎn)線在點火投產(chǎn)，隨后此地將建成一個國內一流的光伏及玻璃新材料產(chǎn)業(yè)基地。這預示著，薄膜太陽能電池發(fā)展的主動權不久便回到自己手里。

　　日前，旗濱集團在福建廈門與東山分別舉行了“在線TCO玻璃產(chǎn)品推介交流會”與“在線TCO玻璃研討會”。來自中國可再生能源學會、國家光伏產(chǎn)業(yè)領域、清華大學、廈門大學等10多所高校的20多位專家學者，以及美國新日能、臺灣聯(lián)相光電、漢能控股、鈞石能源、廈門索納光伏、杭州天裕等30多家境內外企業(yè)參加了此次活動，大家就光伏產(chǎn)業(yè)以及深層次發(fā)展領域的技術及業(yè)務進行了探討和研究，對旗濱在線TCO產(chǎn)品實現(xiàn)的各項性能指標給予了充分的肯定。

　　“在線TCO玻璃”：此前僅有日英可產(chǎn)

　　TCO玻璃導電氧化物薄膜(Transparent Conductive Oxide)玻璃的縮寫，是指在平板玻璃表面通過物理或化學鍍膜方法均勻的鍍上一層透明的導電氧化物薄膜而形成的組件。“在線”則是指在生產(chǎn)玻璃的過程中鍍膜。

　　旗濱集團技術研發(fā)中心副總侯英蘭告訴本報記者：“TCO在1907年時被發(fā)現(xiàn)，1940年首先應用飛行器的擋風玻璃上。經(jīng)過不斷的發(fā)展和研究，它不僅應用于生產(chǎn)太陽能電池，還應用于顯示器、熱反射鏡、透明表面發(fā)熱器、柔性發(fā)光器件及雷達屏蔽保護等領域?！?/span>

　　據(jù)介紹，TCO玻璃對可見光具有高透過率，而本身又具有高導電率。對非晶硅薄膜太陽能電池來說，由于中間半導體層幾乎沒有橫向導電性能，因此必須使用TCO玻璃有效收集電池的電流，同時TCO薄膜具有減反射的功能讓大部分光進入吸收層；薄膜電池對TCO玻璃的光譜透過率、導電性、霧度等性能都有要求。隨著薄膜太陽能電池市場的發(fā)展，TCO玻璃市場變得非常緊俏，可以說薄膜電池的發(fā)展在一定程度上取決于TCO玻璃的改進。

　　“TCO玻璃生產(chǎn)控制在少數(shù)國外廠商手中，如板硝子、旭硝子?！焙钣⑻m說，“我國近年來雖然有多家研究機構和公司申請了TCO鍍膜的發(fā)明專利，但仍未真正實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，并且鍍膜設備仍受國外生產(chǎn)商控制。難點還是在工藝和設備設計方面的技術難關未得到攻破?！?/span>

　　去年12月28日，鼓樂聲中，旗濱玻璃建成的全國第一條、世界第三條日熔化600噸在線TCO鍍膜玻璃生產(chǎn)線點火投產(chǎn)，生產(chǎn)線所采用的技術是目前世界上玻璃產(chǎn)品的高端性技術。此前，其產(chǎn)品僅有日本旭硝子和英國皮爾金頓兩家公司能夠生產(chǎn)。

　　薄膜太陽能電池拉動TCO玻璃需求高增長

　　“太陽能電池（光伏電池）主要分為晶體硅電池和薄膜電池，當前晶體硅占整個光伏市場80%的份額，薄膜電池占比約20%?！焙钣⑻m介紹道。

　　晶硅太陽能電池分為單晶硅太陽能電池和多晶硅太陽能電池，其技術相對成熟，轉換率可達20%—25%。晶硅電池制造時要消耗大量電能和硅材料，而薄膜太陽能電池厚度只有幾微米到幾十微米，消耗材料是晶硅電池的1%，可沉積在玻璃、不銹鋼、塑料、陶瓷上，適用范圍廣，可節(jié)省大量硅材料，采用合適的生產(chǎn)工藝，可進行大面積沉積，大大提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，因此薄膜太陽能電池被認為是發(fā)展前景最為光明的新型太陽能電池。

　　因此，TCO玻璃的需求曲線正處在極強的上升區(qū)間。目前非晶硅薄膜太陽能電池已經(jīng)超過了光伏產(chǎn)業(yè)的10%，根據(jù)NanoMarkets預測，2009—2015年期間的薄膜電池產(chǎn)量將有16倍的增長空間，復合增速高達58%；而按照國內目前各廠商的擴產(chǎn)計劃，國內薄膜太陽能電池企業(yè)的擴產(chǎn)大幅擴產(chǎn)也將拉動TCO玻璃需求高增長。

　　在線鍍膜優(yōu)勢明顯

　　在線TCO鍍膜玻璃的鍍膜技術采用的是化學氣相沉積法（CVD法），侯英蘭表示，化學氣相沉積法是目前世界上主要生產(chǎn)在線鍍膜玻璃的方法，在浮法玻璃生產(chǎn)線的錫槽的長度方向上選擇符合生產(chǎn)工藝要求的溫度區(qū)，插入多個鍍膜反應器進行鍍膜。

　　化學氣相沉積(CVD)是半導體工業(yè)中應用最為廣泛的用來沉積多種材料的技術，包括大范圍的絕緣材料，大多數(shù)金屬材料和金屬合金材料。從理論上來說，是由兩種或兩種以上的氣態(tài)原材料導入到一個反應室內，然后他們相互之間發(fā)生化學反應，形成一種新的材料，沉積到玻璃表面上。

　　侯英蘭闡釋了“在線”的意義：“國內目前沒有一條可以產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的在線TCO鍍膜玻璃，在線成功的話，那將可以開辟在線TCO玻璃新的里程碑。在線生產(chǎn)的優(yōu)勢是一線二用，調節(jié)生產(chǎn)靈活，在浮法線上采用化學氣相沉積法(CVD法)生產(chǎn)鍍膜玻璃，可以根據(jù)市場需要，靈活調節(jié)其產(chǎn)品品種，既可生產(chǎn)浮法玻璃，也可生產(chǎn)其他品種鍍膜玻璃。另外，在線TCO玻璃光電性能穩(wěn)定，成品率高，耐候性好?！?/span>

　　由于采用了獨特的膜層結構和配方設計，成品率高，同時具有優(yōu)良的光電性能，侯英蘭對于自己生產(chǎn)的在線TCO鍍膜玻璃很有信心，但許多廠家因長期使用進口國外產(chǎn)品，對國內生產(chǎn)的TCO玻璃還有一個測試及應用的過程。

　　“但隨著旗濱TCO產(chǎn)能的不斷擴大及優(yōu)良的光電性能，相信會很快占領國內市場?！焙钣⑻m對此亦有信心。

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　　非晶硅薄膜太陽能對玻璃的選擇

　　目前非晶硅薄膜太陽能電池成本低, 原材料取得容易, 其弱光下也可發(fā)電(晶硅太陽能電池只能在強光下發(fā)電), 同時未來建材一體型太陽能電池板(BIPV)需要電池可透光性, 而晶硅太陽能電池無法透光, 促使薄膜太陽能電池飛速發(fā)展但非晶硅薄膜太陽能電池目前的轉換效率只有5%—8%, 與晶硅太陽能電池16%相比有較大的差異, 同時非晶硅薄膜太陽能電池有光穩(wěn)定性的問題, 即在電池長期強光照射下, 轉換效率會降低的光劣化現(xiàn)象。因此微晶硅太陽能電池開始發(fā)展, 微晶硅光譜吸收范圍廣大, 更具有不易出現(xiàn)光劣化效應的優(yōu)點, 與非晶硅薄膜太陽能電池形成兩層(Tanden)或多層接合的太陽能電池, 轉換效率可提升到10%—12%。Tanden型非晶硅薄膜太陽能比晶硅太陽能電池有更好的性價比, 為未來幾年發(fā)展的主流。