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2018-09-28 10:04      点击:

  光伏TCO镀膜玻璃的应用技术剖析

  作者:鲁大学 曹 阳

  TCO(Transparentconductingoxide)玻璃,即通明导电氧化物镀膜玻璃 ,是在平板玻璃外表经过物理或许化学镀膜的办法均匀镀上一层通明的导电氧化物薄膜,首要包括In、Sn、Zn和Cd的氧化物及其复合多元氧化物薄膜资料。

  TCO玻璃首要被应用于平板显示器中,现在ITO类型的导电玻璃仍是平板显示器职业的干流玻璃电极产品。近几年,晶体硅价格的上涨极大地推进了薄膜太阳能电池的开展,现在薄膜太阳能电池占国际光伏 商场份额已超越10%,光伏用TCO玻璃作为电池前电极的必要构件,商场需求敏捷增加,成为了一个炙手可热的高科技镀膜玻璃产品。

  TCO镀膜玻璃的特性及品种

  在太阳能电池中,晶体硅片类电池的电极是焊接在硅片外表的导线,前盖板玻璃仅需到达高透光率就能够了。薄膜太阳能电池是在玻璃外表的导电薄膜上镀制p-i-n半导体膜,再镀制背电极。

  通明导电氧化物的镀膜质料和工艺许多,经过科学研讨进行不断的挑选,现在首要有以下三种TCO玻璃与光伏电池的功能要求相匹配。

  ITO镀膜玻璃是一种十分老练的产品,具有透过率高,膜层结实,导电性好等特色,初期曾应用于光伏电池的前电极。但跟着光吸收功能要求的进步,TCO玻璃有必要具有进步光散射的才能,而ITO镀膜很难做到这一点,而且激光刻蚀功能也较差。铟为稀有元素,在自然界中贮存量少,价格较高。ITO应用于太阳能电池时在等离子体中不行安稳,因而现在ITO镀膜已非光伏电池干流的电极玻璃。

  SnO2镀膜也简称FTO,现在首要是用于出产修建用Low-E玻璃。其导电功能比ITO略差,但具有本钱相对较低,激光刻蚀简单,光学功能适合等长处。经过对一般Low-E的出产技能进行晋级改善,制造出了导电性比一般Low-E好,而且带有雾度的产品。运用这一技能出产的TCO玻璃现已成为薄膜光伏电池的干流产品。

  氧化锌基薄膜的研讨进展敏捷,资料功能已可与ITO比较较,结构为六方纤锌矿型。其间铝掺杂的氧化锌薄膜研讨较为广泛,它的杰出优势是质料易得,制造本钱低价,无毒,易于完成掺杂,且在等离子体中安稳性好。预计会很快成为新式的光伏TCO产品。现在首要存在的问题是工业化大面积镀膜时的技能问题。

  光伏电池对TCO镀膜玻璃的功能要求

  1.光谱透过率

  为了能够充分地运用太阳光,TCO镀膜玻璃必定要坚持相对较高的透过率。现在,产值最多的薄膜电池是双结非晶硅电池,而且现已开端向非晶/微晶复合电池转化。因而,非晶/微晶复合叠层能够吸收运用更多的太阳光,进步变换功率,行将成为薄膜电池的干流产品。环亚娱乐ag88登录

  2.导电功能

  TCO导电薄膜的导电原理是在本来导电才能很弱的本征半导体中掺入微量的其他元素,使半导体的导电功能发作明显改变。这些微量元素被称为杂质,掺杂后的半导体称为杂质半导体。氧化铟锡(ITO)通明导电玻璃就是将锡元素掺入到氧化铟中,进步导电率,它的导电功能在现在是最好的,最低电阻率达10-5Ωcm量级。

  3.雾度

  为了添加薄膜电池半导体层吸收光的才能,光伏 用TCO玻璃需求进步对透射光的散射才能,这一才能用雾度(Haze)来表明。雾度即为通明或半通明资料的内部或外表因为光漫射形成的云雾状或混浊的外观。以漫射的光通量与透过资料的光通量之比的百分率表明。
一般情况下,一般镀膜玻璃 要求膜层外表越润滑越好,雾度越小越好,但光伏用TCO玻璃则要求有必定的光散射才能。现在,雾度操控比较好的商业化TCO玻璃是AFG的PV-TCO玻璃,雾度值一般为11%~15%。其不包括散射时的直接透过率曲线。

  4.激光刻蚀功能

  薄膜电池在制造进程中,需求将外表划分红多个长条状的电池组,这些电池组被串联起来用以进步输出能效。因而,TCO玻璃在镀半导体膜之前,有必要要对外表的导电膜进行刻划,被刻蚀掉的部分有必要彻底除掉氧化物导电膜层,以坚持绝缘。刻蚀办法现在有化学刻蚀和激光刻蚀两种,但因为刻蚀的线条要求很细,一般为几十微米的宽度,而激光刻蚀具有沟槽均匀,除掉洁净,出产功率快的特色。

  5.耐候性与耐久性

  TCO镀膜一般都运用硬膜镀制工艺,膜层具有杰出的耐磨性、耐酸碱性。光伏电池在安装上今后,尤其是光伏一体化修建安装在房顶和幕墙上时,不适合进行经常性的修理与替换,这就要求光伏电池具有杰出的耐久性,现在,职业界通用的保质期是二十年以上。因而,TCO玻璃的保质期也有必要到达二十年以上。

  光伏用TCO玻璃的开展前景

  当光伏工业以接连五年近40%的速度向前开展时,干流产品晶体硅太阳能电池的上游原资料多晶硅的供应呈现了空前的紧缺。多晶硅价格从2003年的24美元/公斤上涨到现在现货价格超越300美元/公斤。与晶体硅太阳能电池比较,薄膜太阳能电池具有弱光应用性强及形状可塑性强等特色,晶体硅价格的上涨无形中推进了薄膜太阳能电池的开展,现在薄膜太阳能电池占国际光伏商场份额已超越10%,伴跟着多晶硅价格的走高,薄膜太阳能电池的开展有望进一步加快。

  2006年国际薄膜太阳能电池的核算出产值为190兆瓦左右,2007年在多晶硅质料价格上涨导致出产值缺乏的情况下,薄膜电池的产能得到了敏捷扩张,产值到达了350兆瓦。我国的薄膜电池首要为非晶硅薄膜电池,2007年的产值约为29兆瓦。

  因为薄膜电池的转化功率各不相同,咱们以干流的非晶硅为核算依据,折合每平方米的电池标称功率为50瓦,也就是说,每50瓦的电池将运用1平方米的TCO玻璃。据此能够核算出,2007年国际上光伏工业对TCO玻璃的需求为700万平方米。这一数字看似不大,但正是因为TCO玻璃出产技能的高端性,导致现在国际上的首要供货商仅有两家。跟着太阳能电池工业超越50%的年增加率,产品现已开端求过于供。每平方米价格到达了20美元以上。

  依据威望猜测,薄膜太阳能电池将持续坚持高速增加,到2010年将到达每年4000万平方米的需用量。现在,多家厂商和研讨机构正在进行TCO玻璃工业化的进程,产值将会不断扩大,高功能的新式产品也将不断推出。

  能够看出,正是因为薄膜太阳能电池的飞速开展,使现在光伏用TCO玻璃商场变得十分紧俏。在导电玻璃的领域中,光伏TCO玻璃有着共同的功能要求,这些特性目标与太阳能电池的输出特性密切相关。能够说,薄膜太阳能电池的开展将在必定程度上依赖于光伏TCO的改善程度。动力的紧缺促进了光伏工业的开展,也必将推进光伏TCO玻璃产品成为玻璃职业中一颗灿烂的新星。

  (修改:xiaoyao)

  

   光伏镀膜玻璃