2半岛体育官方网站023年玻璃玻纤行业深度分析：TCO玻璃放量可期

　　TCO玻璃：薄膜电池核心部件，FTO为主流镀膜材料。TCO玻璃主要应用于薄膜电池前电极，发挥导电和透光作用，其性能表现直接影响电池光电转换效率，在薄膜电池组件成本中占比约1/3。TCO玻璃不同种类中，FTO综合性能最强，成为当前主流膜层材料。从TCO玻璃技术发展历程看，TCO玻璃技术长期被海外垄断，近年来国内金晶科技率先实现技术突破并成功量产，当前具备生产能力的企业仍较少，仅有金晶科技、中国玻璃和耀皮玻璃（收购艾杰旭大连）等。

　　TCO玻璃即透明导电氧化物镀膜（Transparent Conductive Oxides, TCO）玻璃，是 在平板玻璃表面通过物理或者化学镀膜的方法均匀地镀上一层透明的导电氧化物薄 膜。广义TCO玻璃包括不同组成成分（即镀有不同TCO靶材）的平板玻璃，下游广 泛应用于平板显示器、太阳能电池和建筑节能等领域，而本文的TCO玻璃（狭义的 TCO玻璃）专指薄膜太阳能电池用TCO镀膜玻璃。

　　TCO镀膜导电玻璃主要应用于第二代光伏电池中的碲化镉薄膜电池和第三代光伏电 池中的钙钛矿电池，由于非晶硅薄膜太阳能电池的半导体层几乎没有横向导电性能， 必须使用TCO玻璃作为前电极来有效地收集电池电流，所以TCO玻璃成为薄膜太阳 能电池不可或缺的组成部分。

　　从晶硅到薄膜电池，光伏玻璃重要性显著提升，成本占比上升至1/3。晶硅太阳能电 池中，晶硅可以直接充当衬底基板，大部分情况下晶硅光伏玻璃仅作为封装材料， 除了对其可见光透过率和外观、尺寸有要求外，并无其它特别要求，按23年4月最新 报价，182单玻/双玻组件中玻璃成本约占8%/11%。而在薄膜太阳能电池中，TCO镀 膜玻璃（属于薄膜光伏玻璃）直接充当电池组件的衬底基板，直接影响电池发电性 能，对其平整度、透光率、导电性及镀膜工艺等要求也较高，其成本一般占薄膜太阳 能电池组件成本的33%左右，是薄膜太阳能电池的核心部件。以协鑫光电100MW级 别钙钛矿组件的量产成本构成为例，玻璃及其他封装材料占比达到34%，成为成本 占比最大部分。

　　TCO镀膜玻璃需要更优良的综合性能来提高电池发电效率。TCO玻璃作为薄膜电池 的前电极、窗口材料和支撑材料，主要功能为：

　　（3）为电池 多层膜材料结构提供物理上的机械支撑。薄膜电池对TCO玻璃的功能需求决定其性 能要求，主要性能指标如下：

　　（1）光谱透过率。一般要求TCO玻璃的光谱透过率在80%以上，而且因为光伏电池 的光谱响应波长范围为400nm~1200nm（普通建筑玻璃要求的可见光波长范围仅为 380nm~780nm），所以需要TCO玻璃具备全光谱透光性，在可响应波段内光透得越 多能量转化效率越高。

　　（2）导电率。一般要求方块电阻小于12Ω/□，方块电阻越低电阻损失越小，导电性 能就越好。

　　（3）雾度，即光线散射能力，一般要求雾度值在11~15%。普通行业用镀膜玻璃一 般要求膜层表面越光滑越好，雾度则越小越好；而光伏电池需要TCO玻璃具有一定 的绒面结构，使光以不同角度散射，增大光在太阳能电池中的光程，从而提高电池 的光电转换效率。TCO玻璃的绒面陷光结构的形成主要有两种方法：一是溶胶凝胶 法、化学气相沉积法等在线镀膜工艺直接镀制带有微观粗糙度的膜层，粗糙度可以 通过参数调控（主要是FTO玻璃；不同TCO玻璃种类下文具体描述）；二是离线镀 膜工艺镀制膜层后进一步采用酸碱腐蚀法、激光加工等方法制绒（ITO、AZO玻璃）。

　　（4）激光刻蚀性能。薄膜太阳能电池在制作过程中，需要将其表面划分多个长条状 的电池单元并且串联起来，用以提高太阳能电池的输出功效。在薄膜太阳能电池半导体镀膜之前，需要对TCO玻璃表面的透明导电氧化物膜层进行划刻，被划刻掉的 部分必须完全除去其导电氧化物膜层，用以保证电池单元之间相互绝缘，所以要求 TCO膜层的激光刻蚀性能好，不得有薄膜刻不断、刻伤玻璃本体等缺陷。

　　（5）耐候性和耐久性。光伏电池安装后，尤其是建筑光伏一体化（BIPV）不宜进行 经常性的维修与更换，所以TCO玻璃需要具备良好的耐候性、耐久性。目前行业内 薄膜太阳能电池寿命一般在20年以上，这也要求TCO玻璃的保质期必须达到20年以 上。

　　（6）大面积均匀性。膜层的均匀性可分为性能均匀性和表观均匀性，性能均匀性主 要包括光谱透射率和方块电阻的均匀性，是保障电池输出电压、电流平衡稳定的基 本要求；建筑光伏一体化（BIPV）是薄膜太阳能电池的重要应用场合，对TCO玻璃 的表观均匀性（大面积颜色、膜层均匀性等）提出更高要求，不得有干涉条纹、膜层 云朵等缺陷，如何提高大面积均匀性也是目前TCO玻璃的主要性能瓶颈之一。

　　（7）低成本。光伏产品的最终竞争力评价以单位发电量的综合成本衡量，而TCO玻 璃是薄膜电池原材料成本中的主要部分（1/3左右），薄膜电池为了提高竞争力对TCO 玻璃有降本增效要求。

　　TCO玻璃按照导电氧化物的不同主要分为ITO（氧化铟锡）、FTO（掺氟SnO2）、 AZO（掺杂铝ZnO）三种；按照镀膜工艺与原片生产是否同步，可分为在线镀膜和离 线镀膜工艺，在线镀膜主要应用CVD工艺（化学气相沉积法），离线镀膜主要应用 PVD工艺（磁控溅射法）。

　　（1）ITO玻璃，虽然拥有透过率高、 导电性好的优点，但由于其原材料铟价格昂贵、光散射能力差、热稳定性差等缺点 限制了其在光伏领域的推广，目前主要应用在液晶平板显示器领域。

　　（2）FTO玻璃， 具有成本较低、光散射能力强、激光刻蚀容易、热稳定性和化学稳定性较好等优点， 目前已成为薄膜太阳能电池的主流产品。

　　（3）AZO玻璃，光学性能和导电率最接近 ITO、原料成本较低，但其膜层偏软且刻蚀后存放时间较短（热稳定性、耐酸碱性及 抗氧化性较差），并且AZO玻璃的大面积高速均匀成膜工艺、光刻工艺的兼容性等 问题技术复杂性高，所以目前尚未在光伏领域大力推广。

　　（1）在线 镀膜即直接在浮法产线上完成镀膜，主要采用CVD工艺，一般工艺温度在400～ 700℃，由于温度较高，热稳定性较差的靶材（ITO、AZO）无法在在线镀膜工艺中 使用，目前只有FTO大面积在线镀膜技术较为成熟。

　　（2）离线镀膜即另外配置一条 镀膜线，超白浮法玻璃经过清洗、预加热后再镀膜，主要采用PVD工艺中的磁控溅 射法，工艺温度只有200~230℃，所以ITO和AZO通常只通过离线镀膜方式进行。

　　（三）TCO 玻璃技术长期被国外垄断，国内金晶科技率先实现技术突破 并成功量产

　　TCO镀膜玻璃最早在1940年投入商业化，作为透明热窗口材料用于飞行器的挡风玻 璃。1985年、1989年日本旭硝子(AGC)、板硝子(NSG)公司分别开始生产TCO镀膜 玻璃，此后日本板硝子、旭硝子、美国PPG等少数几家巨头公司长期垄断TCO玻璃 生产技术及设备。

　　2005-2010年，由于薄膜电池技术进步（2005年前后First Solar实现较高转化效率碲 化镉量产；2009年非晶硅薄膜电池的最高转换效率接近多晶硅电池，可达16.6%）， 而且晶硅价格居高不下，使薄膜电池成本优势相对明显，产能迅速扩张。由于预期 薄膜电池市场良好增长态势，国内部分企业开始引进TCO镀膜玻璃技术和设备，中 国玻璃、信义玻璃、南玻、中航三鑫及旗滨等企业尝试通过引进国外成套设备、技术 进行TCO玻璃生产，当时国内TCO玻璃镀膜设备与工艺在线与离线并存，离线占大 多数，而海外以在线年在硅料市价下降、双反政策等因 素影响下，薄膜电池进入低谷期，国内TCO玻璃研发生产也陷入停滞。

　　2021-2022年，国内建筑光伏一体化（BIPV）趋势兴起为薄膜电池产业带来新发展， 加上钙钛矿等新一代高性能薄膜太阳能电池技术升级，作为关键部件的TCO镀膜玻 璃再次受到国内企业重视，国内少部分企业开始自主研发和生产TCO玻璃：金晶科 技2021年成功研发应用于太阳能领域的超白TCO镀膜玻璃（性能指标与NSG的 TEC™ 8相近），目前在淄博拥有两条年产1500万平米的TCO产线 年开始TCO玻璃研发、2023年1月东台TCO产线点火。但整体来说由于国内TCO镀 膜工艺发展较晚、技术壁垒高，目前国内具备生产能力的企业整体较少，只有金晶 科技、耀皮玻璃和中国玻璃等。

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