大尺寸高纯TCO靶材目前基本由住友、三井等日韩企业主导,国内实现部分突破的企业较少,代表性厂商包括先导薄膜(未上市)、壹纳光电(未上市)与江丰电子(300666 CH)。钙钛矿电池在玻璃基体上层层镀膜,TCO玻璃承担导电功能,其性能直接取决于靶材。钙钛矿用靶材的技术路线主要围绕TCO材料体系选择与在线、离线两类镀膜工艺展开,竞争壁垒则集中在靶材纯度、致密度、大尺寸化以及镀膜工艺的定制化能力上。
技术路线:材料体系与镀膜工艺
TCO是透明导电膜的统称,向下分为高温FTO、中温ITO与低温AZO三类。一般而言,低温导电膜的透过率与导电性优于中温,中温优于高温,性能更好也意味着造价更高。高温FTO的优势在于加热状态下热衰减更慢,因此采用高温工艺制成的薄膜电池(如碲化镉)只能选用FTO。ITO靶材需用到金属铟,该金属较为稀有且具有一定毒性,使用成本更高;FTO与AZO的主要原料分别为锡和锌,相对大众化。
镀膜工艺分为在线与离线。在线镀膜在玻璃熔化状态下同步完成,省去二次加热,成本更低,成膜质量管控也更具优势;离线镀膜先制玻璃再二次加热镀膜,成本更高,但可模块化生产、快速调整参数,在导电性与透过性能上更有优势,产业化初期可能占优。随着产业化推进,在线镀膜的优势将逐渐放大。
竞争壁垒:设备自制与工艺know-how
在线镀膜工艺更复杂,壁垒更高。离线镀膜只要购置PVD设备即可生产;而PVD设备较大且结构复杂,无法直接嫁接在玻璃产线上,在线镀膜只能采用结构更简单的CVD设备。CVD设备并非一站式,需玻璃厂家自行设计再交由代工厂制造,定制化程度更高,对企业know-how的要求也更高。
在靶材环节,大尺寸高纯靶材对纯度、致密度、均匀性等指标要求较高,这正是日韩企业长期占据主导的原因。国内企业需在靶材制备与镀膜工艺的配合上持续突破,方能切入钙钛矿供应链。
常见问题
钙钛矿为什么必须用TCO玻璃?
钙钛矿电池本质上是在玻璃上层层镀膜,玻璃类似晶硅中硅片的角色。与晶硅用玻璃起保护作用不同,钙钛矿所用玻璃需具备导电功能,因此称为TCO玻璃,其导电性来源于所镀的透明导电膜,而膜层性能由靶材决定。
在线与离线镀膜该怎么选?
在线镀膜成本更低、成膜质量管控更好,但工艺复杂、壁垒高,设备需自行设计;离线镀膜可模块化生产、参数调整灵活,导电性与透过性能更有优势,但成本更高。产业化初期离线可能更有优势,随着产业化加快,在线镀膜的优势会逐渐放大。
国内TCO靶材有哪些代表性企业?
国内取得部分突破的公司相对较少,比较有名的有三家:先导薄膜(未上市)、壹纳光电(未上市)以及江丰电子(300666 CH)。此外,金晶科技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,自产品下线以来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。