透明导电膜玻璃TCO

一、玻璃导电的机理
众所周知，不同种类的物质，其导电的机理是不同的。

金属导体导电，是由于在金属导体中有可以自由移动的自由电子的作用；半导体导电，是靠半导体中空穴的移动作用而使电子传导得以实现；电解质水溶液导电，是由于在电解质水溶液中有可以自由移动的离子的作用；离子化合物的晶体导电是在具有晶格缺欠的情况下，虽然是固体，但由于离子的迁移而导电。

那么，玻璃导电的机理是什么呢？
在室温条件下，玻璃是相当好的绝缘体。

一般来说，玻璃的电阻率在1010Ω/m～1015Ω/m之间。

但是，温度升高，玻璃就要被软化，处于熔融状态中玻璃的电阻可降到几个欧姆，导电性能增强。

即，玻璃从固体变成液体状态时可以导电。

玻璃导电的能力由玻璃结构中离子的移动程度决定。

玻璃是离子化合物晶体。

玻璃的种类不同，其离子的种类以及比例含量都不同。

以最常见的苏打石灰玻璃为例，其主要成分为SiO2，通常由于结构中存在晶格缺欠，晶体中的Na+在温度升高时由一个空穴迁移到另一个空穴而导电。

由此可见，玻璃导电是属于离子导电
二、透明导电膜玻璃（TCO Coating Glass）
透明导电膜玻璃（TCO Coating Glass）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（Transparent Conductive Oxide）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。

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。

透明导电膜玻璃（TCO Coating Glass）的种类主要为氧化铟锡透明导电膜玻璃（ITO Coating Glass）、掺Al氧化锌透明导电膜玻璃（AZO Coating Glass）和掺F氧化锡（FTO Coating Glass）三种；ITO透明导电膜玻璃广泛的使用于大面积平板显示领域，国内ITO导电膜玻璃生产厂家主要有深圳南玻显示事业部、深圳莱宝光学、蚌埠华益导、芜湖长信，深圳天泽等众多厂家，技术也能与日本与欧美厂家竞争；而FTO透明导电膜和AZO透明导电膜的主要生产商有日本旭硝子（Asahi）、板硝子（NSG）与美国AFG，国内非晶硅薄膜电池厂因需求不大、尺寸规格特殊，所以议价空间小，进货价格高，甚至有钱也不一定买的到货。

由于没有稳定的TCO导电膜货源，有些国内非晶硅薄膜电池厂则改用ITO 来代替，效果不好，价格亦贵。

三、氧化铟锡透明导电膜玻璃（ITO Coating Glass）
氧化铟锡(Indium-Tin Oxide)透明导电膜玻璃,多通过ITO导电膜玻璃生产线,在高度净化的厂房环境中,利用平面磁控技术,在超薄玻璃上溅射氧化
铟锡导电薄膜镀层并经高温退火处理得到的高技术产品。

产品广泛地用于液晶显示器(LCD)、太阳能电池、微电子ITO导电膜玻璃、光电子和各种光学领域。

ITO导电膜的主要参数有：表面电阻、表面电阻的均匀性、透光率、热稳定性、加热收缩率、加热卷曲等。

其中光透过率主要与ITO膜所用的基底材料和ITO膜的表面电阻有关。

在基底材料相同的情况下，ITO膜的表面电阻越小，ITO膜层的厚度越大，光透过率相应的会有一定程度的减小。

ITO导电膜玻璃氧化物导电膜中，以掺Sn的In2O3(ITO)膜的透过率最高和导电性能最好，而且容易在酸液中蚀刻出细微的图形，其中透光率达90%以上。

ITO中其透光率和阻值分别由In2O3与Sn2O3之比例来控制，通常Sn2O3:In2O3=1:9。

以下是两种不同的ITO导电膜的参数：
1.高阻抗ITO导电膜（PET-ITO）
高阻抗ITO导电薄膜PET-ITO主要应用于移动通讯领域的触摸屏生产。

产品参数：
面电阻：300～500 Ω/□
面电阻均匀性：MD≤±3%，TD≤±6%
ITO薄膜厚度：0.188±10% mm
线性度（MD）：≤1.5%
全光线透过率：≥86%
表面硬度（铅笔硬度）：≥3H
热稳定性：(R-R0)/R: ±20%
热收缩率：MD≤1.0%，TD≤0.8%
加热卷曲：≤10mm
2.低阻抗柔性ITO导电膜（PET-ITO）
适用于柔性电致变色器件、柔性薄膜太阳能电池、柔性EL发光器件的制备和生产。

薄膜厚度：0.175±10 mm
雾度：<2%
宽度：406/360±2 mm
粘附：100/100
卷曲：≤10 mm
透过率：≥ 80%
表面电阻：90±15 Ω/□ ？市场上有10Ω/□的卖
面电阻均匀性：<7%
热收缩：MD≤1.3，TD≤1.0
热稳定性：
高温：80℃,120hr ≤1.3
低温：-40℃,120hr ≤1.3
热循环：-30℃—80℃≤1.3
热/湿度：60℃, 90% RH,120hr ≤1.3
四、掺F氧化锡透明导电膜玻璃（FTO Coating Glass）
导电玻璃为掺杂氟的SnO2导电玻璃(SnO2:F)，简称为FTO。

FTO玻璃可以做为ITO导电玻璃的替换用品，广泛用于液晶显示屏，光催化，薄膜太阳能电池基底等方面，市场需求极大. FTO玻璃因其特殊性，在染料敏化太阳能电池，电致变色和光催化方面对其透光率和导电率都有很高的要求，其综合性能常用直属FTC来评价：FTC＝T10／RS。

T是薄膜的透光率；RS 是薄膜的方阻值；在光学应用方面，则要求其对可见光有好的透射性和对红外有良好的反射性。

对其基本要求是：①表面方阻低，②透光率高，③面积大、重量轻，④易加工、耐冲击。

作为高新技术，我国目前最高只能开发出可见光平均透光率达到80％左右的透明导电膜，还没有超过90％。

在高透光率低方阻透明导电膜的研究领域里，将是机遇与挑战并存，需要我们做更深入的研究。

目前我国需要进一步从材料选择、工艺参数制定、多层膜光学设计等方面来提高透明导电膜的综合性能，使其可见光平均透光率达到92%以上，从而满足高尖端技术的需要。

五、掺Al氧化锌透明导电膜玻璃（AZO Coating Glass）
基本概念：通过真空磁控反应溅射工艺将ZAO(氧化锌铝)薄膜镀制于玻璃基片上。

产品应用：液晶显示器，薄膜太阳能电池，防雾产品等。

应用：
AZO因其透明、导电的优异性能而应用广泛。

目前主要的应用领域有：
1.平面液晶显示(LCD)、电致发光显示(ELD)、电致彩色显示(ECD)；
2.太阳能电池透明电极;
3.用作热反射镜, 建筑物的玻璃幕墙，用于寒冷地区的建筑玻璃窗起热屏蔽作用, 节省能源消耗。

4.利用它既透明又导电的特点可用作表面发热器, 在汽车、火车、飞机等交通工具的玻璃窗上形成防雾除霜玻璃, 同理, 可用在防雾摄影机镜头、特殊用途眼镜、仪器视窗、冷冻陈列柜、烹调用加热板上。

5.利用它对微波的衰减性，可以用在计算机房、雷达屏蔽保护区等需要屏蔽电磁波的地方，以防止外界电磁波的侵入而造成电子设备的误差和保密信息的泄漏。

柔性衬底AZO薄膜的开发使它的潜在用途扩大到制造柔性发光器件、塑料液晶显示器、可折叠太阳能电池以及作为保温材料用产品性能：优良的耐环境性能，经过耐酸、耐碱、耐溶剂、温度循环、高温等环境测试，膜层无明显变化。

产品性能及参数
加工规格：最大1250mm×1700mm，厚度0.4mm-6mm。

玻璃规格：1100×1400mm
玻璃厚度：3.2～8mm,
TCO膜的结构：玻璃/SiO2;
平均膜厚度：1000nm
电性能及光性能
薄膜电阻：≤10Ω/□
膜厚均匀性：±10%
电阻系数均匀性：±7%
方块电阻(欧姆/□)：9.26
方块电阻均匀性：±10%
可见光透过率：≥80%(at550 nm) (超白浮法玻璃)
六、AZO透明导电膜玻璃（AZO Coatiing Glass）的生产及优势
目前在氧化铟锡透明导电膜玻璃（ITO Coating Glass）、掺Al氧化锌透明导电膜玻璃（AZO Coating Glass）和掺F氧化锡透明导电膜玻璃（FTO Coating Glass）三种透明导电膜中，掺F氧化锡透明导电膜玻璃（FTO Coating Glass）通常采用在线生产的方式进行生产，所以其生产商大都为浮法玻璃生产商，其生产线的投资巨大，并且具有很高的技术含量，不适合中小型企业和非玻璃生产企业进行投资；氧化铟锡透明导电膜玻璃（ITO Coating Glass）和掺Al氧化锌透明导电膜玻璃（AZO Coating Glass）都可以采用大面积磁控溅射的方式进行镀膜，并且由于氧化铟锡透明导电膜玻璃（ITO Coating Glass）是传统的平板液晶显示（FPD）行业生产设备，国内已经具有众多生产厂家，并且由于ITO导电膜不适合硅基非晶硅薄膜电池生产工艺，限制了其在太阳能领域的应用；只有掺Al氧化锌透明导电膜玻璃（AZO Coating Glass）具有既满足透明导电的技术要求，同时又具有大面积批量生产的价值，故目前掺Al氧化锌透明导电膜玻璃（AZO Coating Glass）生产线的建设已经进入了快速扩张时期。

由于铟为稀散元素，在自然界中贮存量少，价格较高，而且ITO应用于太阳能电池中时在等离子体中不够稳定，其他种类的透明导电氧化物的研究也就成为了一个研究热点。

这方面氧化锌基薄膜的研究进展迅速，材料性能已可与ITO 相比拟，结构为六方纤锌矿型。

其中铝掺杂的氧化锌（AZO）薄膜研究较为广泛，它的突出优势是原料易得，制造成本低廉，无毒，易于实现掺杂，且在等离子体中稳定性好，因而有可能成为ITO的替代产品，尤其是在太阳能电池透明电极领域。

另外，多元复合氧化物如钙钛矿相的BaSnO3 SrSnO3也是TCO薄膜的一个研究方向。