TCO玻璃应用前景广阔——镀膜玻璃系列报告之二教学文案

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。TCO玻璃应用前景广阔镀膜玻璃系列报告之二Table_MainInfo建材行业行业深度研究报告维持“中性”2010-6-1Table_KeyInfoTable_TitleTCO玻璃应用前景广阔镀膜玻璃系列报告之二报告要点TCO玻璃分享薄膜太阳能电池行业高成长TCO玻璃是指在平板玻璃表面通过物理或化学镀膜方法均匀的镀上一层透明的导电氧化物薄膜（TransparentConductiveOxide）而形成的组件。对于薄膜太阳能电池来说，由于中间半导体层几乎没有横向导电性能，因此必须使用TCO玻璃有效收集电池

2、的电流，同时TCO薄膜具有高透和减反射的功能让大部分光进入吸收层。虽然目前晶硅电池占主流，薄膜电池也还存在种种问题需要解决，但是薄膜电池有其独特的优势使得发展前景广阔：转换效率和生产成本改善空间巨大，生产工序相对简单、生产能耗少，应用范围广泛；美国的薄膜产商FirstSolar发展非常迅速，后来者居上，已成为世界第一大太阳能电池企业；根据NanoMarkets预测，09-15年薄膜电池产量还将有16倍的增长空间，复合增速高达58%；而按照国内目前各厂商的扩产计划，国内薄膜太阳能电池企业的扩产大幅扩产将将拉动TCO玻璃需求高增长。TCO玻璃的生产工艺TCO玻璃工艺主要分为超白浮法玻璃生产、TCO

3、镀膜。超白浮法玻璃生产工艺难度较高，目前世界上主要供应商有日本旭硝子、美国PPG、法国圣戈班等，国内供应厂家有限，目前仅金晶科技、南玻、信义能够供货。太阳能TCO镀膜玻璃当前以FTO玻璃为主，AZO玻璃将成为未来发展趋势，主要采用化学气相沉积法（FTO玻璃）和磁控溅射法（AZO玻璃）。太阳能TCO玻璃供给有限，发展空间巨大当前太阳能TCO玻璃生产控制在少数国外厂商手中，如板硝子、旭硝子、AFG、PPG等；我国近年来虽然有多家研究机构和公司申请了TCO镀膜的发明专利，但仍未真正实现产业化，并且镀膜设备仍受国外生产商控制。当前国内生产企业寥寥无几，已投产的仅有中国科技、南玻和信义，未来中航三鑫等企

4、业将进军TCO玻璃行业。我们看好TCO玻璃的发展空间。Table_CompanyInfo行业内重点公司推介公司代码公司名称投资评级002163中航三鑫推荐000012南玻A推荐Table_BaseInfo行业相对市场表现（近12个月）SKIPIF180%），另一个是高的导电率（R80%使光能穿过，以便半导体层能够充分地利用太阳光导电性能10-3.cm由于要用作前电极输出电能，减少损耗，故要求串联电阻很低雾度1115为了增加薄膜电池半导体层吸收光的能力，TCO玻璃需要提高对透射光（短波）的散射能力，这一能力用雾度来表示激光刻蚀性良好薄膜电池在制作过程中，需要将表面划分成多个长条状的电池组，将电池

5、组串联起来以提高输出能效。因此，TCO玻璃在镀半导体膜之前，必须要对表面的导电膜进行刻划，被刻蚀掉的部分必须完全除去氧化物导电膜层，以保持绝缘耐候性与耐久性20年光伏电池在安装上以后，尤其是光伏一体化建筑安装在房顶和幕墙上时，不适宜进行经常性的维修与更换，这就要求光伏电池具有良好的耐久性资料来源：长江证券研究所薄膜太阳能电池有其独特的优势虽然目前多晶硅太阳能电池仍是主流，但是我们认为薄膜太阳能电池有其独特的优势，未来发展空间巨大：改善空间巨大相比核电和风电，太阳能电池发电成本较高导致其大规模运用受限；相比晶硅电池，我们认为薄膜太阳太阳能电池的发电成本未来改善空间更大，将使得太阳能更大范围内应用

6、；这里所说的改善空间主要包含两个方面：一是转换效率；二是生产成本。转换效率从产业化转换效率来看，晶硅电池一般为14-19%，而薄膜电池的转换效率为5-10%左右；而从实验室转化率记录看，薄膜电池的最高记录已经接近多晶硅电池，将近20%，与目前仅10%上下的转化率相比，未来的薄膜电池还有翻番的提升空间。图3：薄膜电池理论转换效率接近晶硅电池资料来源：长江证券研究部图4：薄膜电池产业化转换效率上升空间巨大资料来源：长江证券研究所生产成本生产设备方面：由于薄膜电池技术发展时间较短，并未形成通用技术和通用设备，目前提供大尺寸薄膜电池设备交钥匙工程的主要是AMAT、Oerlikon以及ULVAC，导致了

7、设备成本高企，25MW非晶硅薄膜电池生产线的售价在3亿元4亿元人民币之间，而25MW晶体硅只有4000万元5000万元，同容量薄膜电池生产线的价格是晶硅的6-10倍，随着技术的进步、规模化生产和设备厂商的增加，设备的价格下降空间巨大。表5：薄膜生产设备未来会逐渐普及大尺寸设备商规模面积小尺寸设备商规模面积AMAT40MW2.2*2.6NanoPV5MW1.397*0.635Oerlikon20MW1.1*1.3华基光电5MW1.245*0.635ULVAC25MW1.1*1.4北仪创新5MW1.245*0.635XsunX25MW1.0*1.6EnergSolar5MW1.245*0.635J

8、usung25MWEPV5MW1.245*0.635思博露5MW1.245*0.635普乐5MW1.245*0.635EnergoSolar5MWSTF5MW资料来源：长江证券研究所原材料方面：薄膜电池的主要原材料包括TCO玻璃、EVA、靶材以及气体。目前TCO玻璃、靶材和硅烷均为国际巨头垄断：高品质的太阳能TCO玻璃基本被日本的旭硝子、板硝子和美国的AFG垄断，溢价空间小，进货价格高；靶材目前的国内供应仍被国际大厂把持，德国贺利氏是全球最大的供应商；国内目前也没有企业生产硅烷，而主要国际大厂扩产有限，加之LCD等需求量居高不下，硅烷供应仍偏紧张，价格维持高位。随着这些原材料的推广，价格下调空

9、间巨大。根据PHOTON的预测，未来薄膜电池的成本将持续下降，且下降速度快于晶硅电池。图5：未来薄膜电池成本仍要低于晶硅电池（单位：$/w）资料来源：PHOTON，长江证券研究部工序相对简单、生产能耗低目前占主流的晶硅太阳能电池虽然转换效率高，技术成熟，但是它存在的最大问题：主要原料多晶硅或单晶硅制造工序复杂、制造能耗大、切片材料利用率低、污染环境，从而也导致生产成本高；而且太阳能本身作为一种可再生的清洁能源，如果在制作太阳能电池过程中需要大量消耗不可再生资源、同时还带来环境污染，会使得其可再生的清洁能源打上折扣。而薄膜太阳能电池制造工序简单、能耗少，能避免这个缺陷。图6：晶硅电池生产工艺及原

10、材料资料来源：长江证券研究部图7：薄膜电池生产工艺与原材料（以非晶硅电池为例）资料来源：长江证券研究所以电耗为例，晶体硅由于使用的硅层较厚，而晶硅层从冶炼、提纯、到浇注、切片，工序较多，每个环节消耗的电能也都较多。而非晶硅电池由于薄膜层非常薄，仅为晶体硅的1/100而且工序简单，故耗电量较低，非晶硅总体耗电与晶体硅存在数量级的差别。表6：晶体硅和薄膜电池生产电耗情况（25MV）年电耗晶体硅6660-12864万度冶金级硅冶炼300万度硅材料提纯4800-10504万度拉单晶约820万度多晶硅浇注约240万度太阳电池片500-1000万度非晶硅111万度资料来源：长江证券研究所应用范围广泛薄膜太

11、阳能电池应用广泛主要体现在以下几个方面：能在更广的环境下发电：薄膜太阳能电池弱光性好，适用的阳光强度范围广，受天气的影响小；承受的温度高，功率不太容易受温度影响。多样的基板材料可运用在多种领域：晶硅电池必须加工成坚硬的板块状电池板，限制了它的许多用途；而薄膜太阳能电池形式多样，双层玻璃刚性的薄膜电池组件可以部分代替玻璃幕墙，不锈钢和聚合物衬底的柔性薄膜电池适用于建筑屋顶等需要造型的部分。同时，应用于建筑中，TCO能很好地阻挡外部红外射线的进入和内部热能的散失，双层玻璃中间的PVB或EVA，能够有效隔断能量的传导，起到LOW-E玻璃的节能功能。当然，目前薄膜电池还存在种种问题需要解决：非晶硅存在

12、的主要问题是转换效率低，并且有光致衰减效应；碲化镉存在的主要问题是镉化合物会引起环境污染，并且碲稀缺，铜铟镓硒良品率低，而且铟稀缺。表7：薄膜太阳能电池特性非晶硅CdTe（碲化镉）CIGS（铜铟镓硒）光吸收层材料硅碲、镉化合物铜、铟、镓、硒化合物光吸收层厚度0.2-0.5m1m10非晶硅薄膜电池AO14791410非晶硅薄膜电池AN10801010高转化率非晶硅薄膜电池AN14811410高转化率非晶硅薄膜电池ANX10821010微晶硅薄膜电池ANX14831410微晶硅薄膜电池ANS10841010微晶硅薄膜电池ANS14851410微晶硅薄膜电池VU86810高转化率微晶硅薄膜电池数据来

13、源：长江证券研究部我国自有TCO镀膜技术仍未实现产业化，需从国外引进从在我国申请的专利情况来看，早在2000年就有清华大学申请了专利，截止到目前不完全统计已有14项。申请的单位主要为学校与研究所（7个）、中资企业（4个）、外资企业（3个），可以看出学校与研究所等的研究机构仍是拥有专利的主流，但是这些技术只停留在实验室阶段，尚未实现产业化；拥有专利的中企也尚未有大规模生产TCO的规划，当前我国产业化的技术仍来自国外。表19：TCO生产专利发明名称申请单位申请时间公开日生产方法创新之处CN1289128A清华大学2000.10.132001.3.28混合烧结法成分简单、经济、膜基附着力强，使用寿命

14、长、性能好，镀膜不起斑点、耐蚀耐磨、色泽漂亮等特点。CN1550045纳沙泰尔大学2002.8.232004.11.24气相沉积法不但允许采用钢化玻璃或者其它耐高温很差的材料制成的衬底，而且能够精确控制所包含的反应物的量CN1694769A康宁2003.9.32005.11.9浸泡沉积法改善涂有沉积膜的外观和光学质量CN1670252A南开大学2005.3.92005.9.21超声喷雾法工艺设备简单、所制薄膜均匀性和重复性好，厚度和结构都十分均匀，耐酸碱腐蚀，可见光透过率高，附着力强。CN1696335A复旦大学2005.5.192005.11.16直流磁控溅射技术所制备的薄膜具有低电阻率、高

15、透射率和高载流子迁移率等优良的光电特性。CN101014537A帝国化学工业2005.5.242007.8.8化学气相沉积法生产ITOCN101246913A北京行者多媒体科技2007.2.142008.8.20PECVD与制作基于氢化硅薄膜的PECVD过程相似，且可共用同设备CN101285164A北京京东方光电2007.4.112008.10.15溅射法靶材为AZO陶瓷，其中Al元素的含量在lat%-10at%，其他组分为ZnOCN101415857A应用材料2007.4.62009.4.22溅射法在多步骤溅射工艺中，可改变气流、靶与基材之间的间距以及直流功率CN101079382A复旦大

16、学2007.5.242007.11.28溅射法低电阻率、高载流子迁移率、可见光范围高透射率、特别是近红外范围高透射率等优良的光电特性。CN101429643A苏州纳米技术与纳米仿生研究所2008.11.22009.5.13溅射法对制备工艺和生长条件的依赖性较小，获得的氧化钦基透明导电薄膜可见光透过率优于90%，室温电阻率小于8X10-4ohm.cm。CN101447533A上海太阳能电池研发中心2008.12.292009.6.3溅射法采用一种靶材，在同一真空腔，不破坏真空环境，在仅改变溅射气氛中的氧气含量的工艺条件下，制备出低阻/高阻的透明复合薄膜。CN101556979A福建钧石能源200

17、8.4.112009.10.14热压化学气相沉积法提高了光透射率，而电导率无明显下降。CN101580345A新奥光伏能源2009.3.242009.1.18喷墨印刷法不需真空环境，制备成本低、周期短、可随意控制薄膜掺杂量等优点数据来源：国家专利局，长江证券研究部TCO镀膜设备受国外生产商控制当前能够提供TCO镀膜设备掌握在少数几个公司手中，如美国欧瑞康、德国的VonArdenne和Leybold-Optics，这些企业2000年前后开发出TCO镀膜玻璃设备。大企业垄断设备导致了投资成本很高。图16：欧瑞康TCO镀膜设备资料来源：长江证券研究部当前国内生产企业很少，未来发展空间巨大目前能够生产

18、的企业寥寥无几，已投产的仅有中国科技、南玻A、与信义玻璃，而中航三鑫、浙江福莱特等企业已经开工。我们看好TCO玻璃的发展空间。表20：TCO生产企业与产能(万/年)企业名称产品品种工艺技术来源投产时间地点产能(万平米)备注中国科技FTOCVD美国TerraSolar08年9月漳州3040中国首条南玻AFTOCVD日本2009年6月深圳462011年初深圳1262012年初深圳126信义玻璃AZO溅射德国Leybold2009年4季芜湖682010年二季东莞275中航三鑫美国PPG2010年底海南7501条浙江福莱特2011年10月嘉兴09.10月开工，总投资12亿元旗滨集团2011年漳州10010年6月前动工、投资35亿元迎新集团与武汉理工大学合作2015年沙河756按6年分4期中国建材10年12月池州10009年底之前开工12年底池州11年开工资料来源：长江证券研究部分析师介绍刘元瑞，华中科技大学财务金融硕士，行业研究员邹戈，上海交通大学安泰经济与管理学院会计系毕业，从事建材行业研究周旭辉，复旦大学管理学院企业管理系毕业，从事建材行业研究。对本报告的评价请反馈至长江证券机构客户部姓名分工电话E-mail伍朝晖副主管（8621）687523