目前钙钛矿电池中主要采用在线镀膜TCO玻璃,但离线镀膜亦可生产TCO玻璃,离线工艺随着规模扩大降本空间大。
何为TCO玻璃
TCO是Transparent Conductive Oxide(透明导电氧化物)的简称,是透明导电薄膜的一大分类,也是最重要的类别。除了TCO,透明导电薄膜还包括透明导电金属薄膜、非氧化物半导体薄膜、碳基薄膜、含有分散导电粒子的交联体薄膜等。透明导电氧化物薄膜是半导体材料家族中的重要一员,具有光学带隙宽、可见光透过率高、红外反射率高、导电性好、机械强度高、化学稳定性好等特点,因此光电子领域采用的透明导电薄膜多数都是TCO材料。常见的TCO材料包括In、Sn、Zn和Cd的氧化物及其复合多元氧化物薄膜材料。
TCO玻璃就是镀有透明导电氧化物薄膜的玻璃材料,在平板显示器件电极、薄膜太阳能电池电极、智能变色玻璃电极、隔热节能视窗、加热防雾玻璃、电磁屏蔽视窗、气敏元件等领域具有广泛应用。
随着电池产业的进一步发展,特别是钙钛矿电池的产业化实施,国内TCO行业会迎来新的爆发式发展。
TCO玻璃,离线和在线镀膜的技术之争
目前钙钛矿电池中主要采用在线镀膜TCO玻璃,但离线镀膜亦可生产TCO玻璃,离线工艺随着规模扩大降本空间大。
1)在线/离线工艺均可生产光伏用TCO玻璃,其平整度、电阻率等指标差异较小,目前由于钙钛矿需求量较小,离线产品成本高于在线。
2)理论上离线镀膜具备更大的降本空间。参考LOW-E玻璃的价格变化,08年6mm在线、离线LOW-E玻璃分别为110、150元/平,而22年分别为50、35.5元/平。
3)目前国内离线产线占镀膜产线的比重达到95%。在线工艺技术壁垒高,仅有少数厂家掌握,扩产存在难度;而离线工艺已经基本实现国产化。若未来每年钙钛矿电池装机向晶硅体量靠拢(百GW),在线的产能难以满足市场需求。
4)电池厂对离线、在线工艺并不在意,转化效率和成本是核心考虑因素。TCO玻璃是钙钛矿电池中的核心材料,产业链中建议关注玻璃生产(金晶科技、耀皮玻璃)及设备企业(北玻股份)。
钙钛矿电池目前还没有完全实现产业化,但发展势头强劲。单结钙钛矿电池实验室效率已达25.7%,居各类薄膜电池之首,逼近单晶硅的水平,理论转换效率超过33%,仍有很大上升空间,有望成为新一代太阳能电池的主力军。
我国在钙钛矿电池研究与产业化推进方面都位居世界前列,国内已经建成数条百MW级的钙钛矿电池中试线,开始实现生产与电站应用。