钙钛矿电池本质上是在玻璃上层层镀膜,TCO玻璃(透明导电膜玻璃)承担着类似晶硅电池中硅片的基板角色,其在线CVD镀膜的方阻与透过率直接决定下游电池的光电转换效率上限与良率表现。在线镀膜因成本与成膜质量管控优势,正逐步取代离线镀膜成为主流路线,而金晶科技等国内厂商已与碲化镉、钙钛矿电池企业建立业务关系并开始供货。

在线CVD镀膜:效率与良率的第一道关口

TCO玻璃的导电层是在玻璃原片基础上镀膜而成,镀膜工艺分为在线(玻璃熔化状态同步镀膜)与离线(二次加热后镀膜)两种。从关键性能指标看,在线镀膜(CVD)的膜层硬度较高、沉积速度快、设备与制造成本较低,且镀膜后可钢化;但其透过率较低、方阻较大。离线镀膜(PVD/CVD)虽然透过率较高、方阻较小、参数调整灵活,但因需二次加热导致能耗更高,且镀膜后不能钢化,目前已被在线镀膜逐步淘汰。

在线镀膜的核心壁垒在于设备——PVD设备体积大、结构复杂,无法直接嫁接到玻璃产线上,只能采用结构更简单的CVD设备。而CVD设备并非一站式采购,需要玻璃厂家自行设计并找代工厂定制,对企业工艺know-how的要求显著更高。不过,随着产业化进度加快,在线镀膜在成本与规模上的优势会逐渐放大,成为TCO玻璃供应的主流路径。

靶材选择:不同电池工艺的适配逻辑

TCO是透明导电膜的总称,按材料分为高温FTO、中温ITO和低温AZO三种。一般规律是低温导电膜的透过率和导电性优于中温,中温优于高温,但性能越好造价越贵。高温FTO的优势在于加热状态下热衰减更慢,因此采用高温工艺的碲化镉薄膜电池只能使用FTO靶材。此外,ITO靶材含稀有金属铟,成本更高且有一定毒性,而FTO和AZO的主要原料锡、锌相对大众。

在靶材供应端,大尺寸高纯靶材主要被日韩企业垄断,国内取得突破的公司包括先导薄膜(未上市)、壹纳光电(未上市)和江丰电子(300666 CH)。

国内TCO玻璃厂商进展

公司核心进展
金晶科技与纤纳光电合作,前期跑片所用玻璃均由公司生产;作为国内外为数不多掌握TCO导电膜玻璃技术且能量产的企业之一,已与国内部分碲化镉、钙钛矿电池企业建立业务关系并开始供货
洛阳玻璃托管凯盛科技集团旗下成都中建材、瑞昌中建材、凯盛光伏等薄膜电池业务,集团下属企业是国内薄膜电池的先驱者
亚玛顿与纤纳光电达成战略合作,在玻璃定制、BIPV组件、TCO玻璃等方面加强合作;募资投入超薄玻璃(1.6mm)生产,适合BIPV场景

常见问题

在线镀膜和离线镀膜如何选择?

在线镀膜成本更低、膜层硬度高、可钢化,但方阻较大、透过率较低;离线镀膜性能更优但成本高且不能钢化。目前离线已被在线逐步淘汰,但离线在产业化初期具备模块化生产、快速调整参数的优势,不同阶段各有适用场景。

为什么碲化镉电池只能用FTO靶材?

碲化镉电池采用高温工艺制成,而FTO作为高温靶材在加热状态下热衰减更慢,因此只能选用FTO。ITO和AZO分别对应中温与低温工艺,性能更优但无法承受高温工艺的热衰减。

TCO玻璃的方阻和透过率对电池影响有多大?

方阻影响电流收集效率,透过率决定入射光的利用比例,两者直接制约电池效率上限。在线CVD镀膜的方阻较大、透过率较低,是其在性能上的短板;离线镀膜虽性能占优,但成本和钢化限制制约了其规模化应用,未来在线镀膜工艺的持续优化是关键方向。