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(xué)會、國家光伏產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域、清華大學(xué)、廈門大學(xué)等10多所高校的20多位專家學(xué)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(nèi)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(lǐng)域的技術(shù)及業(yè)務(wù)進(jìn)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(biāo)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(dǎo)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(xué)鍍膜方法均勻的鍍上一層透明的導(dǎo)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(shù)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(yīng)用飛行器的擋風(fēng)玻璃上。經(jīng)過不斷的發(fā)展和研究,它不僅應(yīng)用于生產(chǎn)太陽能電池,還應(yīng)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(dá)屏蔽保護(hù)等領(lǐng)域。”
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(dǎo)電率。對非晶硅薄膜太陽能電池來說,由于中間半導(dǎo)體層幾乎沒有橫向?qū)щ娦阅?,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(jìn)入吸收層;薄膜電池對TCO玻璃的光譜透過率、導(dǎo)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(jìn)。
“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。”侯英蘭說,“我國近年來雖然有多家研究機構(gòu)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(shè)備仍受國外生產(chǎn)商控制。難點還是在工藝和設(shè)備設(shè)計方面的技術(shù)難關(guān)未得到攻破。”
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(shù)是目前世界上玻璃產(chǎn)品的高端性技術(shù)。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(dāng)前晶體硅占整個光伏市場80%的份額,薄膜電池占比約20%。”侯英蘭介紹道。
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(shù)相對成熟,轉(zhuǎn)換率可達(dá)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(jìn)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(rèn)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(yù)測,2009—2015年期間的薄膜電池產(chǎn)量將有16倍的增長空間,復(fù)合增速高達(dá)58%;而按照國內(nèi)目前各廠商的擴產(chǎn)計劃,國內(nèi)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(shù)采用的是化學(xué)氣相沉積法(CVD法),侯英蘭表示,化學(xué)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(yīng)器進(jìn)行鍍膜。
化學(xué)氣相沉積(CVD)是半導(dǎo)體工業(yè)中應(yīng)用最為廣泛的用來沉積多種材料的技術(shù),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(dǎo)入到一個反應(yīng)室內(nèi),然后他們相互之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng),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(nèi)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(diào)節(jié)生產(chǎn)靈活,在浮法線上采用化學(xué)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(diào)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。”
由于采用了獨特的膜層結(jié)構(gòu)和配方設(shè)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(jìn)口國外產(chǎn)品,對國內(nèi)生產(chǎn)的TCO玻璃還有一個測試及應(yīng)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(lǐng)國內(nèi)市場。”侯英蘭對此亦有信心。
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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?zé)o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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(yīng)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(zhuǎn)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。
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