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国家标准计划《氧化锌铝靶材》由 TC243(全国有色金属标准化技术委员会)归口,TC243SC2(全国有色金属标准化技术委员会重金属分会)执行 ,主管部门为中国有色金属工业协会

主要起草单位 云南戊电靶材科技有限公司云南省科学技术院

目录

基础信息

计划号
20221008-T-610
制修订
制定
项目周期
22个月
下达日期
2022-12-13
申报日期
2022-01-06
公示开始日期
2022-08-15
公示截止日期
2022-08-29
标准类别
产品
国际标准分类号
77.150.60
77 冶金
77.150 有色金属产品
77.150.60 铅、锌和锡产品
归口单位
全国有色金属标准化技术委员会
执行单位
全国有色金属标准化技术委员会重金属分会
主管部门
中国有色金属工业协会

起草单位

与国家标准同步制定外文版

编号 语种 翻译承担单位 国内外需求情况
1 EN 云南戊电靶材科技有限公司 目前国外有很少企业生产AZO靶材,美国和德国各有一家,这两家靶材生产企业没有公开的信息,更没有靶材标准的有关信息。氧化锌铝(AZO)靶材为磁控溅射制备薄膜重要的战略新材料,不断完善、提高其技术要求符合产业发展的趋势和规律,因此,氧化锌铝(AZO)靶材国家标准的制定十分必要和迫切。随着标准和产业化的协同发展,将对技术与市场起到极大的规范和引领作用。有助于推动氧化锌铝(AZO)靶材走出国门。

目的意义

随着技术的进步,尤其是电子器件朝着小型化、集成化、低功耗的趋势发展,电子薄膜材料越来越受到重视,电子薄膜材料的制备工艺也取得了很大的进展,已经应用于电子器件的大规模生产中。

目前,电子薄膜材料的制备工艺主要包括物理气相沉积技术(PVD)、化学气相沉积技术(CVD)等。

溅射属于物理气相沉积技术的一种,是制备电子薄膜材料的主要技术之一,它利用离子源产生的离子,在高真空中经过加速聚集,而形成高速度能的离子束流,轰击固体表面,离子和固体表面原子发生动能交换,使固体表面的原子离开固体并沉积在基底(玻璃)表面,被轰击的固体是用溅射法沉积薄膜的原材料,称为溅射靶材。

一般来说,溅射靶材主要由靶坯、背板等部分构成,其中,靶坯是高速离子束流轰击的目标材料,属于溅射靶材的核心部分,在溅射镀膜过程中,靶坯被离子撞击后,其表面原子被溅射飞散出来并沉积于基板上制成电子薄膜。

氧化锌铝(AZO)透明导电薄膜具有电阻率低、可见光区域的透射率高、红外区反射率高以及紫外吸收率高等优点,可广泛应用于太阳能电池电极、液晶显示器及等离子体显示器等光电子器件领域。

同时,由于其性能优良、原料丰富和价格低廉而成为国内外研究的热点,有望成为ITO薄膜的替代品。

AZO薄膜已经广泛用于制备太阳能电池透明导电层薄膜、低辐射玻璃Low-E膜等。

而作为溅射薄膜的陶瓷靶材,其性能在很大程度上影响沉积薄膜的性能。

特别是靶材的密度、纯度、微观组织、表面电阻、成分与结构的均匀性对溅射成膜的质量有重要的影响,获得高性能的靶材已成为溅射薄膜的关键。

AZO靶材的其中一个应用场景是做薄膜太阳能电池的镀膜层。

近些年薄膜电池的产量增速迅猛,同步带来靶材市场快速发展。

据测算,2018年度,我国太阳能电池用靶材市场规模约为23.3亿元,结合近几年光伏行业发展情况(光伏装机量)测算,2021年,我国太阳能电池用靶材市场规模达31.7亿元。

另外,在提质增效的大背景下,高效异质结电池(需AZO 靶制备透明导电层薄膜)势必成为下一个高效电池风口,以及更加便捷的薄膜电池也会应用广泛,这将不断完善各个产业环节。

国内大的市场需求环境,将进一步推动国内靶材技术的创新进展。

电池基体主要有Solibro玻璃基、MiaSole柔性、GSE柔性三类。

目前国内生产铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳能电池的企业主要有:汉能太阳能光伏科技有限公司、中国建材集团凯盛光伏材料有限公司。

其产品主要应用在建筑、交通设施、应急和电子领域,主要有发电瓦、发电墙、太阳能发电路、全太阳能动力汽车、太阳能发电纸、太阳能发电包等。

对于这些薄膜太阳能电池制造所需的AZO靶材在性能上要求高,性能主要体现在靶材密度、纯度、微观结构。

AZO靶材的另一个应用场景是节能玻璃镀膜层。

目前在建筑玻璃行业,国产和绝大部分进口磁控溅射镀膜生产线的目标产品均是以镀制单质膜和金属膜为主的阳光控制膜玻璃。

我国进口超过16 条离线低辐射镀膜玻璃生产线,每套设备进口额超过1000 万欧元,由于溅射需要价格高昂的银靶,据估算目前每平方米靶材的消耗高10多元。

高昂的建设和生产成本使我国的Low-E玻璃价格高于欧美国家。

随着国内Low-E投入的加大,主要消耗材料之一的溅射靶材技术尤其是管状靶不断成熟,新靶材不断被开发,可望解决low-E 成本居高不下的困境。

而氧化锌铝(AZO)靶材的成功开发及应用,有效减少贵金属银靶材的使用量从而降低成本,市场前景广阔。

应用在节能玻璃上的AZO靶材生产企业有:基迈克材料科技(苏州)有限公司、江苏迪丞光电材料有限公司、欧莱溅射靶材有限公司、深圳恒泰克科技有限公司等。

国内应用在节能玻璃上的AZO靶材有300吨,靶材形状以管型为主。

各个靶材生产企业有各自的生产标准,这些标准都是按照节能玻璃镀膜厂提供的要求为依据,生产出的靶材没有统一的规范要求标准。

基于对AZO靶材行业的健康发展,必须制定统一的标准来规范生产企业,有利于节能玻璃生产企业生产高质量的产品。

目前国外有很少企业生产AZO靶材,美国和德国各有一家,这两家靶材生产企业没有公开的信息,更没有靶材标准的有关信息。

氧化锌铝(AZO)靶材为磁控溅射制备薄膜重要的战略新材料,不断完善、提高其技术要求符合产业发展的趋势和规律,因此,氧化锌铝(AZO)靶材国家标准的修订十分必要和迫切。

本标准的制订有利于促进AZO薄膜、靶材等相关产品的进一步推广应用,(1)有助于我国的薄膜太阳能光伏电池产业的发展;(2)促进我国新能源结构调整,助力2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和。

(3)促进我国新技术玻璃在建筑物节能减排方面的应用,实现新型建筑绿色、环保、低能耗运行。

(4)促进“光伏建筑一体化”,即玻璃不仅是普通的窗玻璃或者是幕墙玻璃,同时他们还作为“建筑物产源”以供建筑物自身使用或者并网发电。

(5)提高中国制造的水平。

范围和主要技术内容

标准范围: 氧化锌铝(AZO)靶材主要有两个应用领域。一是应用在薄膜太阳能电池的镀膜层(异质结太阳能电池、铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳能电池)。其次是应用在建筑节能玻璃镀膜。 主要技术内容: 1)化学成份: 主要成份为:①ZnO:Al2O3=98:2(质量分数),偏差为±0. 5%(质量分数)②ZnO:Al2O3=97:3(质量分数),偏差为±0. 5%(质量分数) 氧化锌铝靶材杂质成分:规定Fe、Pb、Na、Ni、Cu、Cd、Mn、Si、Ca、Mg 2)物理性能:相对密度:≥96%,密度均匀性偏差≤±0. 2%。 3)电阻率:0.005欧姆·厘米。 4)物理规格:氧化锌铝靶材呈管状或其他形状,其尺寸及偏差由供需双方商定。 5)表面质量: 氧化锌铝靶材表面颜色为绿色或浅绿色,并均匀。无裂纹,无明显崩边,气孔直径不大于0. 5mm,且无任何外来夹杂物和污染物。 6)内部缺陷 氧化锌铝靶材内部无裂纹,无异物,气孔真径不大于0. 5mm。