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TCO（Transparent conducting oxide）玻璃，即透明導(dǎo)電氧化物鍍膜玻璃，是在平板玻璃表面通過物理或者化學(xué)鍍膜的方法均勻鍍上一層透明的導(dǎo)電氧化物薄膜，主要包括In、Sn、Zn和Cd的氧化物及其復(fù)合多元氧化物薄膜材料。 TCO玻璃應(yīng)用在透明導(dǎo)電電極、高溫電子器件等領(lǐng)域，如太陽(yáng)能電池、液晶顯示器、光探測(cè)器、窗口涂層等。平板顯示器中，現(xiàn)在ITO類型的導(dǎo)電玻璃仍是平板顯示器行業(yè)的主流玻璃電極產(chǎn)品。 在太陽(yáng)能電池中，晶體硅片類電池的電極是焊接在硅片表面的導(dǎo)線，前蓋板玻璃僅需達(dá)到高透光率就可以了。薄膜太陽(yáng)能電池是在玻璃表面的導(dǎo)電薄膜上鍍制p-i-n半導(dǎo)體膜，再鍍制背電極。 與光伏電池的性能要求相匹配的三種TCO玻璃： ITO鍍膜玻璃。一種非常成熟的產(chǎn)品，具有透過率高，膜層牢固，導(dǎo)電性好等特點(diǎn)，初期曾應(yīng)用于光伏電池的前電極。但隨著光吸收性能要求的提高，TCO玻璃必須具備提高光散射的能力，而ITO鍍膜很難做到這一點(diǎn)，并且激光刻蝕性能也較差。銦為稀有元素，在自然界中貯存量少，價(jià)格較高。ITO應(yīng)用于太陽(yáng)能電池時(shí)在等離子體中不夠穩(wěn)定，因此目前ITO鍍膜已非光伏電池主流的電極玻璃。 SnO2鍍膜也簡(jiǎn)稱FTO，目前主要是用于生產(chǎn)建筑用Low-E玻璃。其導(dǎo)電性能比ITO略差，但具有成本相對(duì)較低，激光刻蝕容易，光學(xué)性能適宜等優(yōu)點(diǎn)。通過對(duì)普通Low-E的生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行升級(jí)改進(jìn)，制造出了導(dǎo)電性比普通Low-E好，并且?guī)в徐F度的產(chǎn)品。利用這一技術(shù)生產(chǎn)的TCO玻璃已經(jīng)成為薄膜光伏電池的主流產(chǎn)品。 氧化鋅基薄膜的研究進(jìn)展迅速，材料性能已可與ITO相比擬，結(jié)構(gòu)為六方纖鋅礦型。其中鋁摻雜的氧化鋅薄膜研究較為廣泛，它的突出優(yōu)勢(shì)是原料易得，制造成本低廉，無毒，易于實(shí)現(xiàn)摻雜，且在等離子體中穩(wěn)定性好。預(yù)計(jì)會(huì)很快成為新型的光伏TCO產(chǎn)品。目前主要存在的問題是工業(yè)化大面積鍍膜時(shí)的技術(shù)問題。 光伏電池對(duì)TCO鍍膜玻璃的性能要求： 1.光譜透過率 為了能夠充分地利用太陽(yáng)光，TCO鍍膜玻璃一定要保持相對(duì)較高的透過率。目前，產(chǎn)量最多的薄膜電池是雙結(jié)非晶硅電池，并且已經(jīng)開始向非晶/微晶復(fù)合電池轉(zhuǎn)化。因此，非晶/微晶復(fù)合疊層能夠吸收利用更多的太陽(yáng)光，提高轉(zhuǎn)換效率，即將成為薄膜電池的主流產(chǎn)品。 2.導(dǎo)電性能 TCO導(dǎo)電薄膜的導(dǎo)電原理是在原本導(dǎo)電能力很弱的本征半導(dǎo)體中摻入微量的其他元素，使半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能發(fā)生顯著變化。這些微量元素被稱為雜質(zhì)，摻雜后的半導(dǎo)體稱為雜質(zhì)半導(dǎo)體。氧化銦錫（ITO）透明導(dǎo)電玻璃就是將錫元素?fù)饺氲窖趸熤校岣邔?dǎo)電率，它的導(dǎo)電性能在目前是最好的，最低電阻率達(dá)10-5Ωcm量級(jí)。 3.霧度 為了增加薄膜電池半導(dǎo)體層吸收光的能力，光伏用TCO玻璃需要提高對(duì)透射光的散射能力，這一能力用霧度（Haze）來表示。霧度即為透明或半透明材料的內(nèi)部或表面由于光漫射造成的云霧狀或混濁的外觀。以漫射的光通量與透過材料的光通量之比的百分率表示。 一般情況下，普通鍍膜玻璃要求膜層表面越光滑越好，霧度越小越好，但光伏用TCO玻璃則要求有一定的光散射能力，霧度值的大小根據(jù)吸光效率來確定。一般公認(rèn)的散射理論認(rèn)為接近光線波長(zhǎng)的顆粒會(huì)促進(jìn)向前散射，所以在光伏行業(yè)要求提供粒徑是100-500nm的顆粒來達(dá)到要求的霧度水平。目前，霧度控制比較好的商業(yè)化TCO玻璃是AFG的PV-TCO玻璃，霧度值一般為11%～15%。其不包含散射時(shí)的直接透過率曲線。 4.激光刻蝕性能 薄膜電池在制作過程中，需要將表面劃分成多個(gè)長(zhǎng)條狀的電池組，這些電池組被串聯(lián)起來用以提高輸出能效。因此，TCO玻璃在鍍半導(dǎo)體膜之前，必須要對(duì)表面的導(dǎo)電膜進(jìn)行刻劃，被刻蝕掉的部分必須完全除去氧化物導(dǎo)電膜層，以保持絕緣。刻蝕方法目前有化學(xué)刻蝕和激光刻蝕兩種，但由于刻蝕的線條要求很細(xì)，一般為幾十微米的寬度，而激光刻蝕具有溝槽均勻，剔除干凈，生產(chǎn)效率快的特點(diǎn)。 5.耐候性與耐久性 TCO鍍膜一般都使用“硬膜”鍍制工藝，膜層具有良好的耐磨性、耐酸堿性。光伏電池在安裝上以后，尤其是光伏一體化建筑安裝在房頂和幕墻上時(shí)，不適宜進(jìn)行經(jīng)常性的維修與更換，這就要求光伏電池具有良好的耐久性，目前，行業(yè)內(nèi)通用的保質(zhì)期是二十年以上。因此，TCO玻璃的保質(zhì)期也必須達(dá)到二十年以上 |
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