碎玻璃是什么?
碎玻璃,也被稱為熟料,是玻璃生產(chǎn)過程中不可避免的副產(chǎn)品。它主要來源于以下幾個環(huán)節(jié):
△?切割邊角料:在玻璃切割過程中,邊角部分無法直接使用,成為碎玻璃,如清邊損失等。
△?不合格產(chǎn)品:生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的次品或廢品?!?儲存和運輸中的破碎:玻璃在儲存或運輸過程中可能破碎。△?冷修過程中的廢料:玻璃在冷修過程中產(chǎn)生的碎塊。也就是冷窯打出來的玻璃碎塊,或者放水出來的玻璃碎(這個非常的稀碎)?!?回收玻璃:通過回收渠道獲得的廢棄玻璃,這個就來源廣泛了,酒瓶、窗戶、面板等等。
碎玻璃的來源多樣,但為了保證生產(chǎn)質(zhì)量,通常優(yōu)先使用本廠產(chǎn)生的碎玻璃,盡量避免使用外廠的碎玻璃。如果必須使用外廠碎玻璃,則需要經(jīng)過嚴(yán)格的清洗和篩選,以去除雜質(zhì)。
碎玻璃在玻璃熔窯中的作用
1.最為重要的是節(jié)約能源
碎玻璃的熔點比生料(玻璃原料)低,因此在熔窯中加入適量的碎玻璃可以加快玻璃的熔化速度,減少燃料消耗。實驗表明,1000克碎玻璃的熔化需要1500千焦熱量,而生料則需要2250~2500千焦熱量。當(dāng)碎玻璃的使用量增加10%,燃料消耗可減少2.5%。這意味著,碎玻璃不僅能提高生產(chǎn)效率,還能顯著降低能源成本。
2.保護熔窯
碎玻璃在熔化過程中可以快速包圍生料,減少生料對熔窯內(nèi)壁的侵蝕。這種保護作用可以延長熔窯的使用壽命,降低設(shè)備維護成本。
3.替代部分原料
碎玻璃可以部分替代芒硝、純堿等原料,從而減少原料的使用量,進一步降低成本。
4.環(huán)保與可持續(xù)發(fā)展
碎玻璃的循環(huán)利用減少了對自然資源的依賴,同時降低了廢棄物的排放,符合可持續(xù)發(fā)展的理念。如碎玻璃比率從28%上調(diào)到30%,玻璃窯爐廢氣排放中的二氧化硫的排放量減少約20mg/立方。
碎玻璃的使用量與粒度要求
1.使用量
通常情況下,浮法玻璃生產(chǎn)中碎玻璃的使用量為總原料的20%~38%。過多或過少的碎玻璃都會影響玻璃的質(zhì)量:
過多:玻璃硬度降低,易碎,成品中可能出現(xiàn)氣泡或條紋。
過少:熔化時間延長,可能導(dǎo)致玻璃不均勻。當(dāng)然也有完全不放的,如全氧窯爐,或者熔化能力較高的窯爐,就是比較耗能。
以上情況是針對浮法大窯爐,橫火焰爐等。在一些特例情況下:如在一些電熔窯爐中,碎玻璃使用比例可以高達100%。也有企業(yè)借助馬蹄焰窯爐+鼓泡技術(shù)+窯坎的幫助,碎玻璃比例一度超過50%的添加量。
2.粒度要求
碎玻璃的粒度需要適中:
粒度過大:分布不均勻,影響熔化效果。
粒度過?。嚎赡墚a(chǎn)生過多粉塵,污染環(huán)境,同時影響玻璃的澄清效果。
一般要求大于10mm,小于50mm,上限的要求是由于怕卡料等情況出現(xiàn)
使用碎玻璃時需要注意的事項:
1.雜質(zhì)問題
外廠碎玻璃可能含有木屑、金屬、砂粒等雜質(zhì),必須經(jīng)過嚴(yán)格清洗和篩選,以避免影響玻璃質(zhì)量。還有一個很重要的,比如生產(chǎn)鈉鈣玻璃的窯爐,如果不小心用了電子玻璃當(dāng)碎玻璃用,就會出現(xiàn)生產(chǎn)出來的玻璃里面含有未熔玻璃,這一點教訓(xùn)是非常深刻的,一定要注意。當(dāng)然出現(xiàn)后再二次回收重熔,還是可以熔化這類高鋁玻璃。
2.成分差異
碎玻璃的化學(xué)成分可能與生料不同,因此需要進行成分分析,確保其與生料的配比合理。
3.二次污染
碎玻璃在重熔過程中可能會釋放揮發(fā)性成分(如氧化鈉),導(dǎo)致玻璃色澤變化或氣泡增多。因此,需要對揮發(fā)性成分進行補充或調(diào)整。同時注意調(diào)整澄清劑的用量情況,碎玻璃帶來了還原性,可能會進一步降低透光率。
4.環(huán)保與安全
碎玻璃的運輸和儲存需要避免粉塵污染,同時確保施工人員的安全。
總結(jié)
碎玻璃在玻璃生產(chǎn)中的應(yīng)用,不僅是一種資源循環(huán)利用的方式,更是實現(xiàn)節(jié)能、環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的重要手段。通過合理控制碎玻璃的使用量和粒度,可以顯著提高玻璃生產(chǎn)的效率和質(zhì)量,同時降低能源消耗和生產(chǎn)成本。
在未來的玻璃生產(chǎn)中,隨著技術(shù)的進步和環(huán)保意識的增強,碎玻璃的循環(huán)利用將發(fā)揮更大的作用。
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調(diào)光玻璃行業(yè)正迎來向上拐點,有供需兩方面的原因:需求方面,天幕玻璃滲透率的提升帶動了對于調(diào)光玻璃的需求上漲。天幕玻璃有美觀、性價比高等多種優(yōu)勢,但也帶來了光照過強、隔熱效果差等問題,因此車企對隔熱的需求隨著天幕玻璃的滲透率上升而不斷增長,也轉(zhuǎn)換為對調(diào)光玻璃的需求上升;供給方面,國產(chǎn)供應(yīng)商突破技術(shù)瓶頸,同時幫助調(diào)光玻璃實現(xiàn)價格下探。此前調(diào)光玻璃技術(shù)不完全成熟,而近一到兩年,國產(chǎn)供應(yīng)商紛紛完成技術(shù)突破,達到量產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn),且攻克此前技術(shù)難題;此前調(diào)光玻璃成本較高,只出現(xiàn)在百萬豪車的配置中,目前國產(chǎn)廠商已經(jīng)將供應(yīng)價格下探到合理區(qū)間,并且仍有優(yōu)化空間。
調(diào)光玻璃需求增加
復(fù)盤:特斯拉和比亞迪是電動化行情關(guān)鍵催化
傳統(tǒng)的雙層玻璃,大多在玻璃之間有一層膠膜,被稱為夾膠玻璃夾片,材料大多選擇 PVB、EVA、SGP、EVA 等等。膠膜產(chǎn)品是調(diào)光玻璃的核心件。膠膜產(chǎn)品的技術(shù)壁壘高,涉及多種工藝。
調(diào)光玻璃的雙層玻璃之間大多采用三層膠膜結(jié)構(gòu),其中最中間的膠膜起調(diào)光的核心功能,另外兩層膠膜起到中間層膠膜和玻璃之間的連接作用。而如果進一步拆解中 間的核心的膠膜,不同技術(shù)路徑下的膠膜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)也有不同組成。
調(diào)光玻璃的應(yīng)用場景主要在建筑行業(yè)與汽車行業(yè)。建筑行業(yè)中,大樓的玻璃外立面、會議室的玻璃等場景中均有調(diào)光玻璃的應(yīng)用。
汽車行業(yè)中,目前調(diào)光玻璃主要應(yīng)用于天窗或天幕玻璃,起到隔熱功能;也可應(yīng)用于后排玻璃,起到隱私玻璃的作用、或起到人機交互、娛樂功能;也可應(yīng)用于擋風(fēng)玻璃,與 AR HUD 功能結(jié)合,也有應(yīng)用于后視鏡,起防眩目功能的作用。
2024 年 6 月 21 日,福耀集團舉辦了“奪天工·幕新境”全新一代智能隔熱全景天幕新品發(fā)布會,包括遮光系列、濾光系列和御光系列。遮光和濾光分別代表的是一體式遮陽簾產(chǎn)品和鍍銀玻璃產(chǎn)品,而御光系列便是本報告所介紹的調(diào)光玻璃產(chǎn)品,此次福耀集團介紹的產(chǎn)品是 PDLC 和 EC 兩條路徑的產(chǎn)品。福耀玻璃作為具有相當(dāng)影響力的汽車玻璃廠商,為調(diào)光玻璃做了系統(tǒng)性的宣傳,將進一步加速車企對調(diào)光玻璃的搭載速度。遮光、濾光和御光產(chǎn)品的定位覆蓋從低到高的所有價格帶,御光系列(調(diào)光玻璃) 代表的是現(xiàn)階段汽車玻璃的高端產(chǎn)品形態(tài)。隨著需求的加強和國產(chǎn)廠商供給能力的 提升,調(diào)光玻璃這一高端配置的滲透率有望加速提升。
調(diào)光玻璃賽道發(fā)展的核心邏輯
調(diào)光玻璃迎來行業(yè)向上拐點,有供需兩方面的原因:需求方面,天幕玻璃滲透率的提升帶動了對于調(diào)光玻璃的需求上漲。天幕玻璃有美觀、性價比高等多種優(yōu)勢,但也帶來了光照過強、隔熱效果差等問題,因此車企對隔熱的需求隨著天幕玻璃的滲透率上升而不斷上升,也因而轉(zhuǎn)換為對調(diào)光玻璃的需求上升。
供給方面,國產(chǎn)供應(yīng)商突破技術(shù)瓶頸,同時幫助調(diào)光玻璃實現(xiàn)價格下探。此前調(diào)光 玻璃技術(shù)不完全成熟,近一到兩年,國產(chǎn)供應(yīng)商紛紛完成技術(shù)突破,達到量產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn), 且攻克此前技術(shù)難題;此前調(diào)光玻璃成本較高,只出現(xiàn)在百萬豪車的配置中,目前 國產(chǎn)廠商已經(jīng)將供應(yīng)價格下探到合理區(qū)間,并且仍有優(yōu)化空間。
市場對調(diào)光玻璃的認(rèn)知差
1.調(diào)光膜和玻璃的價格比較
超出市場認(rèn)知的是,膠膜產(chǎn)品的價值量也遠(yuǎn)高于玻璃本身。以汽車天幕為例,玻璃 中間的調(diào)光膜的價格是同等面積的天窗玻璃的數(shù)倍。因此調(diào)光膜屬于高附加值零部 件賽道。
2.調(diào)光膜的產(chǎn)業(yè)鏈位置
市場此前對于調(diào)光玻璃的產(chǎn)業(yè)認(rèn)知當(dāng)中,有時會將福耀玻璃、圣戈班等與光羿科技、 海優(yōu)新材等混稱為供應(yīng)商。而我們認(rèn)為從智能調(diào)光玻璃產(chǎn)業(yè)鏈看,上游主要從事相關(guān)調(diào)光材料薄膜及玻璃基板 和 PVB 等的生產(chǎn),中游負(fù)責(zé)調(diào)光玻璃的集成,應(yīng)用于各 OEM 和售后市場,下游則 是整車廠。
福耀玻璃、圣戈班、旭硝子、板硝子等屬于 tier1,不是調(diào)光膜的生產(chǎn)者,這些汽車 玻璃廠商主要負(fù)責(zé)集成,以及負(fù)責(zé)與車廠的直接對接,而光羿科技、海優(yōu)新材、精 一科技、京東方等屬于 tier2,主要對接 tier1 的汽車玻璃廠商,也會直接與整車廠交流產(chǎn)品。如果把產(chǎn)業(yè)鏈做進一步的分化,那么如日久光電等 ITO 導(dǎo)電膜供應(yīng)商也可以認(rèn)為是上述 tier2 的上游。
我們與市場對調(diào)光玻璃的觀點差異
1.市場認(rèn)為調(diào)光玻璃并不是新出現(xiàn)的技術(shù),而我們?yōu)槭裁丛谶@個時間點看好?調(diào)光玻璃的確不是近兩年才出現(xiàn)的技術(shù),但是近一年是國產(chǎn)供應(yīng)商實現(xiàn)技術(shù)突破, 通過驗廠測試甚至已經(jīng)裝車量產(chǎn)的時間點。國產(chǎn)供應(yīng)商在近兩年
解決了調(diào)光玻璃之前裝車率低的兩大問題:
第一,此前調(diào)光玻璃在汽車的應(yīng)用中存在多種技術(shù)缺陷,而目前在各個技術(shù)路徑中, 我們都看到國產(chǎn)方案突破了技術(shù)瓶頸,攻克了難點。在此僅列舉幾個方面來佐證,例如顏色、霧度等等。顏色看似是很簡單的指標(biāo),但是在車規(guī)級量產(chǎn)場景中,消費者卻對此非常敏感,部分調(diào)光膜會呈現(xiàn)白色(PDLC)、藍色(EC)的色彩,而消費者大多希望調(diào)光膜呈現(xiàn)黑色效果。顏色的改變對供應(yīng)商來說也是技術(shù)難題之一,目前已有 PDLC 路徑的國產(chǎn)供應(yīng)商通過染料的研發(fā)實現(xiàn)了黑色的 PDLC 調(diào)光玻璃,也有 EC 路徑的供應(yīng)商通過將藍色做成深藍在視覺上實現(xiàn)“黑色”來滿足終端需求,SPD 路徑此前也偏藍,目前也朝灰黑色突破;霧度則是另一個常見的技術(shù)指標(biāo),此前的方案霧度較高(尤其是 PDLC),而目前國產(chǎn) PDLC 廠商通過縮小液晶顆粒體積、優(yōu)化粒子排列等方法,也降低了霧度。
第二,此前調(diào)光玻璃價格過高,而國產(chǎn)供應(yīng)商幫助價格下探,提升裝車率。調(diào)光玻璃的各條技術(shù)路徑的起源基本來自于美國、日本等國家,但是從商業(yè)化、工業(yè)化落地程度來看始終不高,原因就是價格過高,因此調(diào)光玻璃也只是搭載于豪華汽車,絕大多數(shù)消費者對調(diào)光玻璃缺乏接觸。而國產(chǎn)廠商在近兩年將價格優(yōu)化到合理位置, 并且隨著產(chǎn)品量產(chǎn),規(guī)?;?yīng)釋放后,價格仍有下探空間。隨著調(diào)光玻璃的單價降低,滲透率提升的邏輯將不斷顯現(xiàn)。
我們也簡單復(fù)盤了調(diào)光玻璃的價格演繹過程。此處我們選取的是部分車企售賣給消費者這一端的調(diào)光玻璃價格。2021 年,Aion S Plus 的 1.9m2 光感浩瀚天幕的選裝價格為 9600 元。2021 年剛推出 時的極氪 001 將 EC 光感天幕作為選裝,售價 1 萬元(2021 年 12 月 31 日前折扣價 6000 元);2022 年比亞迪海豹的光感天幕的選裝價格為 8600 元;2023 年比亞迪海豹的選裝價格調(diào)整為 6600 元。蔚來 EC6、ET5T 等車型的選裝價格 9500 元;2024 年的極氪 001,在技術(shù)方案變化后,在 YOU 版標(biāo)配 LV 分區(qū)調(diào)光天幕,WE 版 和 ME 版則可選裝 LV 分區(qū)調(diào)光天幕,選裝價格為 16000 元。24 款蔚來 ET7 的 EC 調(diào)光玻璃選裝價格與 23 年其他蔚來車型的選裝價格一樣,為 9500 元。
可以看出,目前調(diào)光天幕玻璃對于消費者而言的選裝價格基本在大幾千元的量級,部分價格已經(jīng)在 6000 元左右,我們預(yù)判隨著規(guī)模效應(yīng)釋放,后續(xù)消費者端的選裝 價格有望朝 3000 元量級接近。
2.市場認(rèn)為,天幕玻璃的確帶來了較大的需求,但遮陽簾、鍍銀玻璃等也能實現(xiàn)隔熱的效果,且價格比調(diào)光玻璃更便宜。調(diào)光玻璃是否會如預(yù)期增長?
遮陽簾是最傳統(tǒng)的隔熱方式,缺點在于遮陽簾與天窗的設(shè)計略有些突兀,且會占用部分頭頂高度空間,對于車內(nèi)高度不夠的車型(尤其是新能源汽車底盤相對偏高) 來說會尤為敏感,此外對于溜背車型而言,遮陽簾的形狀也會顯得不太合適。
鍍銀玻璃也是近年新興的隔熱方式,鍍銀玻璃的缺點是為了實現(xiàn)隔熱效果會犧牲透光性,而調(diào)光玻璃的遮陽效果較鍍銀玻璃更好,且調(diào)光玻璃在遮擋陽光的前提下還能讓車內(nèi)人員欣賞車外風(fēng)光。此外,鍍銀玻璃主要解決的是光當(dāng)中紅外區(qū)的熱量問題,對可見光區(qū)的熱量的吸收有限。而 EC 和 SPD 可以解決可見光區(qū)的熱量問題。換言之,調(diào)光玻璃的隔熱效果在鍍銀玻璃之上。
我們認(rèn)為,如果不考慮成本問題,僅從效果來看的話,調(diào)光玻璃應(yīng)當(dāng)是最佳的隔熱方案,只不過現(xiàn)階段阻礙其滲透率提升的主要因素是價格。目前能夠看到國產(chǎn)廠商在供應(yīng)能力上的突破已經(jīng)幫助調(diào)光玻璃價格實現(xiàn)下探,且下探趨勢較為確定?,F(xiàn)階段調(diào)光玻璃的存量滲透率不高,但我們預(yù)判向上拐點已經(jīng)到來,隨著調(diào)光玻璃不斷量產(chǎn),后續(xù)價格有望下探,滲透率有望提升。
從福耀集團的全新一代智能隔熱全景天幕新品發(fā)布會中看出,福耀集團將遮陽簾產(chǎn) 品、鍍銀玻璃產(chǎn)品、調(diào)光玻璃產(chǎn)品做了自下而上的定位,分別起名為遮光系列、濾光系列和御光系列。根據(jù)福耀玻璃官網(wǎng)披露,御光系列(即調(diào)光玻璃)的防曬隔熱 性能高,2.5H 標(biāo)準(zhǔn)暴曬工況下的降溫效果比福耀集團的濾光系列玻璃要涼 2-5℃,隔熱效率更勝一籌。因此我們判斷在天幕玻璃的隔熱產(chǎn)品中,調(diào)光玻璃被汽車玻璃廠商定位為最高端的產(chǎn)品。
技術(shù)路徑:多路徑并駕齊驅(qū)
調(diào)光玻璃具有多種技術(shù)路徑,目前來看仍呈現(xiàn)多路徑并駕齊驅(qū)的格局,每條技術(shù)路徑也都有各自的優(yōu)點和缺點。四條技術(shù)路徑分別是 PDLC、EC、SPD、LC/Dye LC。
PDLC
PDLC 是最早出現(xiàn)的調(diào)光玻璃技術(shù)。上個世紀(jì)八十年代末,PDLC 技術(shù)由美國德克薩斯州肯特大學(xué)發(fā)明并授權(quán)美國 Polytronix, Inc.商業(yè)化量產(chǎn)液晶膜產(chǎn)品。最早液晶膜產(chǎn)品主要應(yīng)用于夾層生產(chǎn)液晶調(diào)光玻璃,并于 90 年代初首次應(yīng)用于美國 NASA 的項目中,這是已知最早的 PDLC 液晶調(diào)光玻璃應(yīng)用案例。作為全球 PDLC 液晶調(diào)光膜及液晶調(diào)光玻璃的生產(chǎn)先驅(qū),Polytronix, Inc.旗下的品牌 Polyvision Privacy Glass 也被當(dāng)做時候液晶調(diào)光玻璃的代名詞,歐美也因此稱調(diào)光玻璃為 Polyvision 玻璃或隱私玻璃(Privacy Glass 的直譯)。后來韓國、日本等廠商于上世紀(jì)九十年代中期開始介入此領(lǐng)域,我國國產(chǎn)廠商也于 PDLC 液晶膜問世十幾年后投入到這個生產(chǎn)領(lǐng)域。
PDLC (polymer dispersed liquid crystal) 指的是聚合物分散液晶,是一種柔性材料。PDLC 調(diào)光膜的原理是液晶膜中的高分子在通電時會有序排列,玻璃相應(yīng)變成透明狀,不通電時玻璃則呈現(xiàn)透光而不透明的外觀狀態(tài)。
PDLC 的優(yōu)點是發(fā)展相對成熟、成本低(根據(jù)隆晟光電官網(wǎng)披露,現(xiàn)階段 PDLC 調(diào)光膜的價格為 EC 調(diào)光膜價格的 40-50%)、變色響應(yīng)速度快、可以實現(xiàn)分區(qū)調(diào)色等。
傳統(tǒng) PDLC 方案的缺點是隔熱效果有限、顏色一般為白色、霧度相對高、大多數(shù)只能實現(xiàn)開關(guān)兩擋位調(diào)節(jié)等。不過部分供應(yīng)商也已經(jīng)對 PDLC 的缺點進行針對性優(yōu)化。
調(diào)光玻璃具有分區(qū)調(diào)色功能。2022 年保時捷推出 Taycan Sport Turismo,將可變光控 全景天窗作為選配選項,此選項適用于所有 Taycan 車型。保時捷 Taycan 調(diào)光天幕玻璃表面分為九個可單獨控制的區(qū)域,可實現(xiàn)透明、啞光、半透明、鮮艷、自定義五種調(diào)光效果。
LC
LC,或叫 DLC(Dye Liquid Crystal)指的是染料液晶,在液晶分子中加入染料分子, 擁有更多顏色選擇。將具有二向色性的染料液晶,注入兩層分別鍍有透明導(dǎo)電氧化物的玻璃或塑料基材之間,形成液晶調(diào)光功能層,通過施加交流電壓(<24V)即可調(diào) 整液晶旋轉(zhuǎn)角度以控制光通量,實現(xiàn)對玻璃透光率的驚細(xì)控制。
LC 的優(yōu)點在于顏色和霧度。LC 在 PDLC 的基礎(chǔ)上,進一步優(yōu)化了視覺效果,相較于傳統(tǒng) PDLC 偏白、EC 偏藍的特點,LC 的顏色控制能力更佳。此外,LC 擁有比傳統(tǒng) PDLC 更低的霧度。LC 的缺點在于難以與大弧度玻璃(如天窗玻璃)集成、價格高等等。盡管 LC 和 PDLC 的原理都基于液晶,但是若細(xì)究又有差別。僅以作用的介質(zhì)舉例,PDLC 和 EC、SPD 等類似,可作用于柔性介質(zhì),而 LC 本身就作用于較平整的玻璃,故而 LC 難以與有較大弧度的汽車玻璃集成,因此目前量產(chǎn)的 LC 方案在極氪 009 光輝、紅旗 H9 上均用于側(cè)窗玻璃,而非帶有弧度的天窗玻璃。此外,現(xiàn)階段的 LC 價格方案高于 PDLC 等方案。
京東方在 LC 領(lǐng)域有一定技術(shù)積累,2021 年 BOE 的 LC 調(diào)光玻璃已經(jīng)在懸浮列車上裝車使用。2024 年的極氪0009 光輝也搭載了京東方的 LC 調(diào)光玻璃產(chǎn)品。
EC
EC 膜一共有七層結(jié)構(gòu)。EC 器件基底起到包裹所有材料的作用,透明導(dǎo)電層擁有良好的導(dǎo)電性和透明性,讓 EC 變色穩(wěn)定且基本不影響器件的顏色,離子儲存層釋放離子實現(xiàn)變色,電解質(zhì)層是離子的移動通道,EC 層是最核心的部分,影響著器件的顏色和變色速度。
EC 變色的本質(zhì)是在電壓作用下,材料的光學(xué)性質(zhì)(透過率、反射率、吸收率等)發(fā)生穩(wěn)定、可逆的變化。在 EC 薄膜兩邊施加電場,EC 器件內(nèi)部發(fā)生氧化還原反應(yīng),離子開始移動至 EC 層,EC 層實現(xiàn)變色;轉(zhuǎn)換正負(fù)極,施加反向電場,離子向離子儲存層移動,EC 層從深色變?yōu)橥该?,可以實現(xiàn)褪色。
第一代 EC 技術(shù)采用凝膠技術(shù),應(yīng)用例子如 2008 年的波音 787 采用的可調(diào)光的智能舷窗。這種技術(shù)以紫羅精為主要 EC 材料,通電發(fā)生反應(yīng)后呈現(xiàn)藍色。由于大面積玻璃平整度和曲率難以管控一致,導(dǎo)致凝膠分配不均勻,從而產(chǎn)生變色不均勻的情況,因此第一代 EC 技術(shù)的缺點在于變色不均勻、面積小等。
第二代 EC 技術(shù)為無機固態(tài) EC 技術(shù),解決了凝膠 EC 產(chǎn)品使用受限的問題。第二代 EC 技術(shù)的應(yīng)用例子如法拉利 575M 跑車的變色天窗。與第一代的凝膠技術(shù)不同,第 二代選擇無機材料,其中最具代表性的是過渡金屬氧化物三氧化鎢,通電后呈藍色。第二代技術(shù)使用磁控濺射技術(shù),以巨大能量撞擊材料表面,使得固體材料內(nèi)的原子 沉積在被鍍玻璃上,讓固態(tài)材料和玻璃完美貼合。第二代產(chǎn)品使用的無機固態(tài)技術(shù),突破了凝膠技術(shù)產(chǎn)品面積的限制,使得 EC 技術(shù) 得以規(guī)模制成大面積產(chǎn)品,并廣泛應(yīng)用于建筑上。但是這種以玻璃為基底的無機固 態(tài)技術(shù),僅適合在平面基底進行 EC 材料鍍膜,曲面容易鍍膜不均勻,因此無法制成大曲面的產(chǎn)品。此外,磁控濺射需要具備嚴(yán)苛的生產(chǎn)條件,間接提高了 EC 玻璃成本,因此 EC 大面積產(chǎn)品的應(yīng)用也受到了限制。
光羿科技引領(lǐng)了第三代 EC 技術(shù),即為柔性固態(tài) EC 薄膜技術(shù)。光羿科技采用全新聚合物 EC 材料,自研采用卷對卷涂布(roll to roll)工藝制作EC薄膜,先將聚合物材料均勻分散成溶液,用儀器將 EC 溶液涂布在薄膜上,對完成涂布的薄膜進行高溫烘干,制成 EC 復(fù)合薄膜。高效卷對卷涂布工藝提升了 EC 產(chǎn)品的性價比,同時以薄膜為基底也打破了傳統(tǒng)玻 璃基底的局限性,讓不同面積、任意形狀的 EC 產(chǎn)品成為了可能。第三代 EC 技術(shù) 進一步解決了此前的問題,可以應(yīng)用于汽車天幕玻璃。對于光羿科技來說,產(chǎn)品的壁壘主要有幾個方面:1、材料的選擇。前兩代技術(shù)的材料有一定局限性,光羿科技采用全新材料,材料穩(wěn)定性強、變色表現(xiàn)優(yōu)秀、能夠用于卷對卷涂布生產(chǎn);2、柔性薄膜基底。經(jīng)過多次測試,光羿科技最終選擇微米級的 PET 薄膜,厚度相當(dāng) 2-3 根發(fā)絲;3、卷對卷涂布工藝。為保持薄膜變色均勻,涂布 使用的溶液必須確保分散均勻,在微米級薄膜上涂覆納米級的材料涂層,涂布后復(fù)合膜的厚度需要保持一致性,誤差控制在幾百納米以內(nèi)。涂布完成后進行溶液烘干,也需要溶液揮發(fā)一致,否則也會影響膜片性能。
2020 年 12 月,光羿科技與 OPPO 攜手發(fā)布 OPPO Reno5 Pro+,是全球首款量產(chǎn) EC 變色手機,代表著 EC 技術(shù)開始加速進入大眾生活。此后,光羿科技的 EC 產(chǎn)品又在汽車領(lǐng)域拿到多個量產(chǎn)項目。
與 PDLC、SPD 等其他路徑相比,EC 方案的優(yōu)點在于可連續(xù)動態(tài)調(diào)光,且斷電記憶 維持狀態(tài),僅需低電壓運作;EC 方案的缺點在于顏色偏藍、無法實現(xiàn)分區(qū)調(diào)光、調(diào) 光響應(yīng)時間不如其他幾個技術(shù)路徑。
SPD
SPD 調(diào)光玻璃的原理是將有取向光吸收特性的粒子分散在懸浮液中,不通電時,布 朗運動的粒子隨機排布,可以吸收 99%以上的可見光。當(dāng)施加 110V 的交流電壓時, 粒子發(fā)生取向排列,光線得以通過。SPD 的優(yōu)點是可以實現(xiàn)無極調(diào)節(jié):可以根據(jù)需要,自由地控制玻璃的透明度,實現(xiàn) 從透明到半透明或完全遮光的平滑轉(zhuǎn)變,提供合適的光照和視覺效果。SPD 的缺點是成本和電壓。SPD 方案的成本高于 PDLC;SPD 的驅(qū)動電壓高于其他 幾種方案,SPD 采用 110V 電壓。曾經(jīng)汽車行業(yè)內(nèi)只有高端車型才使用該種玻璃, 例如 McLaren GT 與奔馳第三代 SLK。如今隨著國產(chǎn)供應(yīng)商的技術(shù)突破,SPD 的成 本有望降低,我們判斷搭載車型的價格帶也將下移。
來源:東北證券
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材料與工藝的變革
玻璃基板主要用于替代傳統(tǒng)的硅/有機基板和中介層,其應(yīng)用范圍覆蓋了面板、IC等泛半導(dǎo)體領(lǐng)域。玻璃材質(zhì)因其成本低、電學(xué)性能優(yōu)越以及低翹曲率等優(yōu)勢,能夠有效克服有機物和硅材質(zhì)的缺陷,實現(xiàn)更穩(wěn)定、更高效的連接,并降低生產(chǎn)成本。
圖1 國際大廠對玻璃基板的布局動態(tài)
盡管英特爾已投入超過十年的研發(fā),并計劃在下一代產(chǎn)品中使用玻璃基板,但在中國大陸,玻璃基板仍被視為一項新興技術(shù)。這項技術(shù)可能面臨的主要問題之一是成本問題。
目前,玻璃基板技術(shù)可能首先在高性能計算領(lǐng)域得到應(yīng)用,因為這一領(lǐng)域的客戶更愿意投資新技術(shù)以獲得更高的性能。因此,玻璃基板技術(shù)的發(fā)展可能會更多地圍繞AI芯片進行突破。
四大關(guān)鍵技術(shù)挑戰(zhàn)
玻璃基板技術(shù)雖然具有巨大的潛力和優(yōu)勢,但要實現(xiàn)其在先進封裝領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,仍需克服眾多技術(shù)挑戰(zhàn)。
高精度通孔
玻璃通孔成孔技術(shù)是制約TGV發(fā)展的主要困難之一。
制備要求:
高速、側(cè)壁光滑、高精度
垂直度好、窄節(jié)距、低成本
目前,TGV的制作工藝包括但不限于噴砂法、聚焦放電法、等離子刻蝕法等。從玻璃基板制造工藝及行業(yè)應(yīng)用來看,激光誘導(dǎo)刻蝕法是目前最主流的TGV制作工藝之一。其主要方法相對簡單,即通過激光對玻璃進行改性處理,然后在青木酸中利用不同的時間控制來制作不同孔徑的孔。
然而,盡管單個或少量孔的制作可能較為簡單,但當(dāng)數(shù)量增加到數(shù)十萬個時,難度會以幾何級數(shù)增長。這也是許多TGV未能達到預(yù)期效果的原因之一。此外,如何測試每個通孔的良率或尺寸精度,也是我們需要考慮的問題。目前來看,除了玻璃基板的先進板廠在研發(fā)之外,進程比較快的是那些原本從事光電或玻璃相關(guān)工藝的工廠。
高質(zhì)量金屬填充
目前,金屬填孔TGV主要有兩種工藝:一是銅漿塞孔工藝,二是電鍍工藝。這兩種工藝在應(yīng)用場景、材料成本和性能上存在差異。選擇何種工藝取決于孔徑、深寬比以及對電阻率和電導(dǎo)率的要求。值得一提的是,銅漿塞孔技術(shù)相較于電鍍工藝具有獨特優(yōu)勢,但可能在電導(dǎo)率方面存在較大劣勢。
圖2
高密度布線
另一個制約玻璃基板技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵因素是高密度布線。盡管有不少公司能夠較好地完成玻璃基板的填孔或TGV工藝,但真正挑戰(zhàn)在于完成玻璃通孔的制備后,如何通過布線來實現(xiàn)電氣連接,將其制成一個完整的玻璃基板或玻璃基interposer,并且在有實際應(yīng)用場景時實現(xiàn)高密度布線。
傳統(tǒng)的工藝方法可能包括半加成法,以及將現(xiàn)有的有機基板電路制作模式應(yīng)用到玻璃基板上,即將有機的BT層轉(zhuǎn)化為玻璃級別的層以提供支撐。其他部分則采用完整的有機基板電鍍層制作方法,最后通過進一步的壓合或其他工藝進行整合,這可能是板廠常用的一些手段。
但由于半加成工藝法在線寬小于5μm的時候會面臨許多挑戰(zhàn),如在窄間距內(nèi)刻蝕種子層容易對銅走線造成損傷且窄間距里的種子層殘留易造成漏電。針對表面高密度布線也有不同工藝路線的探索。
至于先前提到的專注于玻璃機的LED場景的公司,它們可能會在玻璃機的TGV和填孔工序完成后,應(yīng)用晶圓中道工藝,包括RDL工藝和CTT工藝來進行制作。海外還有一種新的技術(shù),即多層RDL直接?xùn)虐遛D(zhuǎn)移技術(shù)。盡管這一技術(shù)目前尚未得到廣泛應(yīng)用,但也是未來的一個技術(shù)方向之一。
此外納米壓印,尤其是在晶圓制造方面,佳能已取得了一定的應(yīng)用成果。未來,業(yè)界期望能夠在玻璃基板電路的制作上找到更多應(yīng)用場景。
鍵合技術(shù)
玻璃基板關(guān)鍵技術(shù)之四為鍵合技術(shù),目前Chiplet的D2W及Flip Chip鍵合工藝主要分為三大類。
Reflow回流焊鍵合工藝:
回流焊爐可以批量焊接產(chǎn)品,并且隨著技術(shù)水平的提升,bump pitch>80μm已不再是難題。但是缺點也很明顯,熱應(yīng)力導(dǎo)致的翹曲極大,回流焊過程中高溫和低溫的波動可能會導(dǎo)致產(chǎn)品發(fā)生較大變形。尤其是當(dāng)芯片面積接近基本面積時,整個焊盤也會變得極大。這也是為什么在做更大密度的先進封裝芯片集成時,必須使用更大尺寸的封裝,因為有機基板的翹曲極限無法滿足PCB板的間隔要求。因此需要用玻璃基板來代替有機基板。
TCB熱壓焊鍵合工藝:
以100°C/s的升溫速率和-50℃℃/s的降溫速率對焊點進行快速焊接,bump pitch>10μm。
圖3
LAB激光輔助鍵合工藝:
產(chǎn)生尖銳且均勻的激光束,能夠以極高的升溫速度選擇性地加熱目標(biāo)區(qū)域,通常焊接時間在1s內(nèi)。bump pitch>40μm。
除了高性能GPU和AI產(chǎn)品外,玻璃基板技術(shù)本身并不新穎,因為它已在其他產(chǎn)品中得到成熟應(yīng)用,比如早期的光通信、傳感器、射頻產(chǎn)品,尤其是顯示用LED產(chǎn)品等。但對于先進封裝技術(shù)而言,玻璃基板仍是一個相對較新的領(lǐng)域,還需要經(jīng)歷一個較長的發(fā)展過程。
圖4
目前,國內(nèi)從事先進封裝的玻璃基板工廠大多還未進入量產(chǎn)階段,多數(shù)仍處于研發(fā)階段。他們正在解決玻璃與金屬層的結(jié)合力問題、填孔問題,以及未來更高層數(shù)的可靠性問題。預(yù)計到2025年底或2026年,這些工廠才能達到量產(chǎn)水平。在此之前,大部分工作仍將集中在研發(fā)上。
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一、玻璃基板是什么?
隨著高性能芯片的發(fā)展,傳統(tǒng)有機材料基板在高性能芯片的封裝應(yīng)用中呈現(xiàn)出一定的局限性。芯片基板用于固定晶圓切好的晶片,是封裝環(huán)節(jié)的關(guān)鍵部分。隨著基板上固定的芯片數(shù)量增加,整個芯片集成的晶體管總數(shù)也相應(yīng)增多。有機材料基板加工難度小,生產(chǎn)成本較低,在芯片封裝領(lǐng)域已被應(yīng)用多年。但隨著對芯片計算需求的增加,信號傳輸速度、功率傳輸效率、以及封裝基板的穩(wěn)定性變得尤為關(guān)鍵,有機材料基板面臨容量的極限。
▲Intel 先進封裝技術(shù)路線圖
玻璃基板是一種表面極其平整的薄玻璃片,玻璃基板主要用來取代原先的硅/有機物基板和中介層,可應(yīng)用于面板、IC等泛半導(dǎo)體領(lǐng)域。在目前的2.5D封裝中,以較為主流的臺積電的CoWoS封裝為例,是先將半導(dǎo)體芯片(CPU、GPU、存儲器等)通過Chip on Wafer(CoW)的封裝制程一起連接至中介層(Interposer)上,再通過Wafer on Substrate(WoS)的封裝制程將硅中介層連接至底層基板上;其中,中介層(interposer)一般選用硅(COWOS-S)、 有機物(COWOS-R)或者是硅和有機物的結(jié)合(COWOS-L)。
玻璃材質(zhì)的引入可以取代原先的硅中介層和有機基板。玻璃基板直接利用玻璃中介層(Glass Interposer)實現(xiàn)芯片之間、芯片與外部的互聯(lián),利用玻璃材質(zhì)成本低、電學(xué)性能好、翹曲低等優(yōu)點來克服有機物材質(zhì)和硅材質(zhì)的缺陷,來實現(xiàn)更穩(wěn)定、更高效的連接以及降低生產(chǎn)成本,有望為2.5D/3D封裝帶來全新的范式改變。
二、玻璃基板的性能優(yōu)勢
▲有機材料基板與玻璃基板性能對比
玻璃基板與主流的有機基板相比,玻璃具有獨特的性能,在平坦度、熱穩(wěn)定性和機械穩(wěn)定性當(dāng)面都有更好的表現(xiàn):
▲玻璃基板結(jié)構(gòu)圖
1、可顯著改善電氣和機械性能;
2、可調(diào)模量和CTE(熱膨脹系數(shù))更接近硅,支持大外形尺寸;
3、尺寸穩(wěn)定性改進的特征縮放;
4、可以提升約10倍通孔密度,改進路由和信號;
5、低損耗,高速信號;
6、支持更高的溫度下的先進的集成供電;
此外,玻璃和硅因受熱而變形的程度相似,且比有機封裝更堅硬且不易變形,因此,更容易讓更多的電線穿過它們,且更容易處理更高的溫度。這意味著可以為人工智能等創(chuàng)造更高密度、更高性能的芯片封裝——英特爾宣稱,其玻璃基板技術(shù)能夠?qū)蝹€封裝中的芯片區(qū)域增加50%。
▲主要的基板材料對比
同時,對于2.5D/3D封裝,玻璃通孔相對于硅通孔優(yōu)勢更顯著。硅通孔(Through Silicon ? ?Via,TSV)通過在芯片與芯片、晶圓與晶圓間制作垂直通孔,實現(xiàn)芯片間的直接互連。通過這種方式,能夠使芯片在三維方向堆疊的密度最大、芯片間的互連線最短、外形尺寸最小,顯著提高芯片速度,降低芯片功耗,因此,TSV被認(rèn)為是實現(xiàn)三維集成最有前景的技術(shù)。但硅是一種半導(dǎo)體材料,TSV 周圍的載流子在電場或磁場作用下可自由移動,對鄰近的電路或信號產(chǎn)生影響,進而影響芯片性能。玻璃材料沒有自由移動的電荷,介電性能優(yōu)良,CTE(熱膨脹系數(shù))與硅接近,以玻璃替代硅材料的玻璃通孔(TGV)技術(shù)可避免TSV的問題。同時,TGV 技術(shù)無需制作絕緣層,降低了工藝復(fù)雜度和加工成本。
三、玻璃基板面臨障礙
1、加工技術(shù):玻璃基板硬度高、脆性強,對精密加工(如刻蝕、打孔、布線等)提出了高要求,需開發(fā)專用工具和工藝以避免破裂和微裂紋。
2、脆性與抗損傷性:封裝及使用過程中需特別注意防止玻璃基板因外力導(dǎo)致的破損,需要研發(fā)抗損傷材料或結(jié)構(gòu)設(shè)計。
3、界面鍵合技術(shù):需要開發(fā)新型鍵合技術(shù),如低溫玻璃-硅直接鍵合、玻璃-金屬共晶鍵合等,以實現(xiàn)強健、低應(yīng)力、高可靠性的界面連接。
4、熱管理:雖然玻璃基板熱穩(wěn)定性好,但熱導(dǎo)率通常低于金屬,需要優(yōu)化散熱設(shè)計或采用新型熱管理材料以應(yīng)對高功率芯片的散熱需求。
5、成本問題:玻璃基板的制造與加工成本目前高于傳統(tǒng)有機基板,需通過技術(shù)創(chuàng)新和規(guī)模化生產(chǎn)降低成本,提高市場競爭力。
6、產(chǎn)業(yè)鏈整合與標(biāo)準(zhǔn)化:推廣玻璃基板需要產(chǎn)業(yè)鏈各方(設(shè)備、材料、封裝服務(wù)、終端用戶)的協(xié)作與標(biāo)準(zhǔn)制定,以實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)生態(tài)的成熟與統(tǒng)一。
7、缺乏可靠的數(shù)據(jù):與FR4、聚酰亞胺或味之素增粘膜 (ABF) 等傳統(tǒng)材料相比,長期可靠性信息相對匱乏,可能需要數(shù)十年的數(shù)據(jù)來建立標(biāo)準(zhǔn)、性能指標(biāo)、和預(yù)期壽命。
四、AI高算力需求成為引爆點
玻璃基板不僅是材料上的革新,更是一場全球性的技術(shù)競賽。玻璃基板可能成為各國共同完成的新領(lǐng)域,除基板制造商外,將吸引全球IT設(shè)備制造商和半導(dǎo)體企業(yè)參與。玻璃基板有望應(yīng)用在人工智能、高性能存儲與大模型高性能計算(基于光電子的計算和射頻、硅光集成、高帶寬存儲器)、6G通信領(lǐng)域。
▲預(yù)計未來幾年,先進封裝市場復(fù)合增速約 10%
ChatGPT、Sora徹底引爆了人工智能,對數(shù)據(jù)中心和傳輸效率提出了更高的要求,尤其是對低功耗、高帶寬的光模塊的需求更加迫切。高算力Chiplet芯片離不開Cowos、FOEB等先進封裝平臺,AI芯片尺寸/封裝基板越來越大,玻璃基封裝被提上日程。未來AI芯片是各家搶占的高地,玻璃技術(shù)成為提效降本的翹板,用在需要更大外形封裝(即數(shù)據(jù)中心、人工智能、圖形)和更高速度功能的應(yīng)用程序和工作負(fù)載,期望玻璃基板能夠構(gòu)建更高性能的多芯片系統(tǒng)級封裝(SiP)。從當(dāng)前行業(yè)進展來看,封裝基板要過渡到玻璃基板,預(yù)計還需要一些時間。玻璃芯基板的良性發(fā)展需要產(chǎn)業(yè)鏈上下游建立一個完整的生態(tài)系統(tǒng),從材料端層層向下到制程端、設(shè)備端等,都需要革新。材料選擇、制程工藝的選擇、自動化傳輸、結(jié)構(gòu)堆棧的設(shè)計這些都會影響最后的良率,供應(yīng)鏈需進行一番整合,才有辦法達成量產(chǎn)的可能性。
在短時間內(nèi),芯片基板市場的主流還依舊會是有機材料,畢竟技術(shù)迭代完成商業(yè)化轉(zhuǎn)身也需要一個過渡時期,但可以肯定的是,有機材料在芯片基板舞臺上的重要性會逐漸被玻璃取代,玻璃和有機基板將在未來幾年共存。
有預(yù)測稱,一旦實現(xiàn)玻璃基板的規(guī)模商業(yè)化,其將成為基板行業(yè)新的游戲規(guī)則改變者。
弘璽投研
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圖1-機械切割? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??圖2-玻璃激光切割
尤其在玻璃切割行業(yè)中,傳統(tǒng)的玻璃機械切割技術(shù)已逐漸不能滿足生產(chǎn)所需的對高效率、高質(zhì)量和異形加工的要求,而具有高亮度、高方向性、高單色性和高相干性的激光開始受到越來越多廠家的青睞。
玻璃材料的特性
物理特性:玻璃的物理特性非常特別,是其能夠區(qū)別于其他材料的重要特點。首先,玻璃是一種非晶態(tài)固體,這意味著它的原子結(jié)構(gòu)并不規(guī)則,不具備傳統(tǒng)晶體材料所具有的長程有序結(jié)構(gòu)。其次,由于沒有晶體結(jié)構(gòu)的限制,玻璃具備非常高的抗拉強度和抗壓強度,也具有高度的抗腐蝕性能和耐高溫性能。但由于玻璃結(jié)構(gòu)是一種非晶態(tài)固體,導(dǎo)致玻璃并非是一個理想的能量狀態(tài),它易于發(fā)生變形、斷裂。
圖3-晶態(tài)和非晶態(tài)固態(tài)結(jié)構(gòu)? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?圖4-玻璃作為AR光波導(dǎo)襯底應(yīng)用
光學(xué)特性:玻璃材料的光學(xué)特性主要表現(xiàn)在具有高透過率、低反射率、低吸收率、低色散度及非常高的光學(xué)折射率及均勻性,這些優(yōu)良特性對于制造精密光學(xué)器件非常重要,是玻璃成為優(yōu)良的半導(dǎo)體材料的主要原因,例如在AR行業(yè)可作為光波導(dǎo)的基底材料。
激光的基本參數(shù)
這里為大家,簡單介紹下激光的一些光學(xué)和性能的評價參數(shù)。
激光光源(激光器)的種類
激光器作為激光設(shè)備的核心部件,是加工光束產(chǎn)生的源頭,主要由工作物質(zhì)、激勵能源和光學(xué)諧振腔三個部分組成。
其中工作物質(zhì)是激光器的核心,只有能實現(xiàn)能級躍遷的物質(zhì)才能作為激光器的工作物質(zhì)。工作物質(zhì)決定了激光器能夠輻射的激光波長,它需要具備實現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的能力,才能讓受激輻射得以發(fā)生。
激勵能源也稱為泵浦源,其作用是給工作物質(zhì)以能量,即將原子從低能級激發(fā)到高能級的外界能量。能源類型有光能源、熱能源、電能源、化學(xué)能源等。
圖5-光學(xué)諧振腔作用原理
光學(xué)諧振腔通常由兩個相互平行的反射鏡組成,其中一個反射率接近100%,另一個則為部分反射,使得光子在腔內(nèi)往復(fù)振蕩,不斷引起受激輻射,最終形成激光輸出。主要有三個作用,使工作物質(zhì)的受激輻射連續(xù)進行;不斷給光子加速;限制激光輸出的方向。
根據(jù)工作物質(zhì)的物態(tài),激光器的種類大體可分為:
就作業(yè)效果而言,使用相同波長相同功率的激光器,其脈寬越窄,峰值功率越高,加工效果就會越精細(xì)。激光器的能量換算遵循以下公式:
公式:峰值功率(MW)= 脈沖能量(E)÷脈沖寬度(s)?
例如,使用相同功率的355nm波長激光器對0.1mm厚度的不銹鋼薄片進行鉆孔。左圖是使用脈寬為3.3ns的激光器作業(yè)效果,右圖是使用200fs的激光器作業(yè)效果;對比可以看出,飛秒激光器的鉆孔作業(yè)效果明顯要好于納秒,使用飛秒激光器的孔邊界更清晰,熱影響更小,基本沒有熔渣。
圖6-納秒激光鉆孔&飛秒激光鉆孔
玻璃激光切割技術(shù)的原理
大體上可以分為熔融切割法和裂紋控制法。
熔融切割法:利用玻璃的延展性和塑性,通過使用高能量的激光束照射到玻璃表面(一般為CO2激光束),利用高溫使玻璃融斷,同時氣流吹走熔融的玻璃碎屑,產(chǎn)生一道溝槽,并利用輔助的機械裝置沿著溝槽把玻璃掰斷,實現(xiàn)玻璃的切割分離。
圖7-熔融法切割原理
裂紋控制法:在玻璃切割行業(yè)更為普遍,根據(jù)使用光束的不同,有不同的細(xì)分。比如,使用貝塞爾激光束切割+CO2裂片的工藝路線,其加工過程分兩步:① 制造微裂紋產(chǎn)生;② 引導(dǎo)微裂紋擴展。加工作業(yè)時,先使用具有超高功率密度的貝塞爾激光束,應(yīng)用材料高溫氣化原理,使玻璃內(nèi)部產(chǎn)生縱向納米通孔,再結(jié)合玻璃自身的硬脆特性,相鄰?fù)组g會自發(fā)延展出裂紋,形成表層橫向聯(lián)通裂紋;再使用非接觸式10.6um波長的CO2激光,應(yīng)用玻璃對此波長光超高的表吸收特性,控制CO2激光束沿貝塞爾激光束產(chǎn)生的通孔軌跡掃描,使玻璃表層溫度急速升高,產(chǎn)生“熱漲”,以增加表層橫向聯(lián)通裂紋處的應(yīng)力,從而引導(dǎo)表層橫向聯(lián)通裂紋縱向延展,直至玻璃斷裂分離。
圖8-表層橫向聯(lián)通裂紋圖? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?圖9-CO2玻璃裂片原理圖
通過熔融切割法和裂紋控制法切割出來的玻璃產(chǎn)品的主要區(qū)別之一在于截面粗糙度。熔融切割出來的玻璃產(chǎn)品,截面呈琉璃狀,整體表現(xiàn)為亮面,粗糙度值<100nm;反觀,通過裂紋控制,使用貝塞爾激光束切割出的玻璃產(chǎn)品,因為截面改性更徹底,粗糙度值>200nm,整體表現(xiàn)為磨砂面。
圖10-熔融法切割玻璃截面? ? ? ? ?圖11-裂紋控制法切割玻璃截面(貝塞爾)
玻璃激光切割技術(shù)的優(yōu)勢
相較于傳統(tǒng)的金剛石刀輪、砂輪,玻璃激光切割技術(shù)的優(yōu)勢總結(jié)如下:
技術(shù)展望
隨著消費者市場對高精密玻璃產(chǎn)品需求的日益增長,尤其是在AR智能眼鏡等新興消費電子領(lǐng)域,激光切割技術(shù)憑借其無與倫比的精度和再現(xiàn)性,成為了滿足這些需求的理想解決方案。
另一方面,隨著AR、VR智能設(shè)備等的不斷發(fā)展與市場落地,廠家對所用光學(xué)玻璃的成型切割與一致性方面的要求越來越高,不僅要求切割邊緣光滑,切割品質(zhì)均衡,良品率高,還要求不能破壞光學(xué)玻璃表面的鍍膜。
在未來,相信激光切割技術(shù)會越來越成熟,讓更多的企業(yè)和消費者受益于激光切割技術(shù)的快速發(fā)展。
???作者:追光行者
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我們先統(tǒng)一下這種密封玻璃工藝的名稱,去掉字母和數(shù)字的代號,用中文名詞統(tǒng)一應(yīng)該叫“中空玻璃用熱塑間隔密封膠”這個詞。這個名詞是中國建筑玻璃與工業(yè)玻璃協(xié)會2022年8月22號在河南鄭州召開的團體標(biāo)準(zhǔn)編制大會中,明確的標(biāo)準(zhǔn)中文名,英文全稱叫“Thermo Plastic Space Sealant for Insulating Glass Unit”簡稱叫TPSS。其中反應(yīng)性熱塑間隔密封膠簡稱叫TPSS-R。具有交聯(lián)固化特征且與玻璃、硅酮或聚硫等二道密封膠有化學(xué)黏結(jié)特性的熱塑間隔密封膠。因為該類型材料具有較強的密封性,從中空層密封效果和中空層密封材料來講,我們就叫他“長效密封中空玻璃”
傳統(tǒng)金屬隔條中空玻璃起源
市面上常見的中空玻璃,都是在兩片或者多片玻璃中間加上金屬間隔條?形成中空層的間隔腔,為了保證中空層密封效果,在玻璃合片過程中,先在中空間隔條的兩側(cè)涂布丁基膠進行首道粘合作用,合片以后再進行二次密封打膠處理。這種中空玻璃雙道密封技術(shù)最早是由德國科梅林公司在1969年研發(fā)推廣,因為密封好、使用成本優(yōu)異以及方便量產(chǎn)和標(biāo)準(zhǔn)化一直沿用至今。
但是這種中空玻璃密封技術(shù)也有缺陷,就是為了保證中空玻璃的中空層強度和使用壽命,間隔條大多數(shù)采用的是金屬間隔條,最常見的是鋁合金和不銹鋼兩種。這類金屬隔條的特點就是結(jié)實耐用,壽命長。缺陷也很明顯,金屬間隔條的特性就是,導(dǎo)熱性過快,在室內(nèi)外溫差對流時會形成金屬熱橋,隔熱性就會降低。還有一個缺陷是金屬隔條無論怎么處理與玻璃原片都屬于硬連接,密封性主要還是靠首道丁基膠。但是隨著時間推移,由于玻璃的“呼吸運動”導(dǎo)致丁基膠的內(nèi)溢和虛接,密封效果會逐漸降低直至失效。密封年限比較短是致命問題。
TPS簡介
TPS是英文THERMOPLASTIC SPACER的縮寫,可以譯成熱塑性隔條,1996年問世,目前已被市場淘汰。是一種中空玻璃暖邊系統(tǒng),以特殊丁基膠為輔料,填入分子篩的熱塑性隔條。簡單說就是把兩片或多片玻璃中間的金屬隔條變成密封膠隔條,不僅具備理想的密封性,并解決了金屬熱橋問題,可以完美取代傳統(tǒng)中空鋁條,如圖所示。
TPS雖然解決了金屬隔條的導(dǎo)熱性和密封性缺陷,但柔性密封膠的粘合穩(wěn)定性不是太好。
TPSS-R特點
TPSS-R是繼槽鋁式冷邊條、剛性暖邊條、復(fù)合暖邊條等材料后作為第三代長效超級密封間隔材料,由科梅林在2005年首次推向市場(商品名Koedispace 4SG)。區(qū)別在于TPS只能配合聚硫膠使用,而TPSS-R與聚硫膠、結(jié)構(gòu)膠可以通用;在玻璃和TPSS-R之間、外圍硅酮結(jié)構(gòu)膠和TPSS-R之間,都形成了化學(xué)鍵的粘接。
TPSS-R三面交聯(lián)
TPSS取代傳統(tǒng)中空鋁條、丁基膠、分子篩,是真正的“暖邊”性能,更加穩(wěn)定、高效。
密封性能
TPSS-R材料采用了特殊丁基膠混合分子篩,直接擠出成型密封材料的一致性較好,同時,熱塑隔熱還能與玻璃及硅酮膠形成親密無間的化學(xué)粘接,使中空玻璃結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定,粘接更牢固。
>50年長效密封
市場上的反應(yīng)性熱塑間隔膠代表產(chǎn)品Koedispace 4SG制成的中空玻璃,根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB11944-2012測試條件,經(jīng)過5次循環(huán)后仍然遠(yuǎn)大于國標(biāo)要求,相關(guān)數(shù)據(jù)如下:
TPSS-R也可以讓low-E玻璃壽命更長久。Low-E玻璃發(fā)揮性能是因為Low-E鍍膜,當(dāng)中空玻璃的密封性不佳,氬氣泄露,中空層內(nèi)進入水汽后,鍍膜層氧化消失,Low-E玻璃防紅外線等性能也會隨之消失。TPSS-R+硅酮膠的密封系統(tǒng),隔條0接頭,不繃隙不溢膠,讓中空玻璃的密封保持完好,內(nèi)部的空氣層保持干燥,且填充氣體氬氣不外泄,保溫、隔音、隔熱效果會更好,Low-E玻璃的使用壽命也就更長。
隔熱性能
眾所周知,鋁條窗在冬天室內(nèi)面附近的空氣溫度遠(yuǎn)低于室溫,TPSS-R較鋁條窗熱的阻隔性更好,可以顯著提高室內(nèi)靠窗處的空氣溫度、降低室內(nèi)溫差,并具有穩(wěn)定室內(nèi)氣候、降低空氣的對流、更加舒適的室內(nèi)環(huán)境、降低玻璃邊緣結(jié)露的產(chǎn)生、抑制霉菌的產(chǎn)生、降低對窗框的維護費用、較低的模具應(yīng)力、減少房屋熱散失、降低能源消耗的優(yōu)勢。
TPSS-R和L0W-E組合的中空玻璃和普通中空玻璃遠(yuǎn)紅外熱成像下的房屋熱散發(fā)
精確性
因TPSS-R從邊部除膜、上片、純水清洗、烘干、中空合片和密封膠涂覆,采用全自動生產(chǎn)線一次完成,完全排除人工生產(chǎn)帶來的失誤,所以TPSS-R的三玻兩腔中空玻璃隔條可以做到誤差精準(zhǔn)控制、膠深精準(zhǔn)、接口無縫交連,但傳統(tǒng)隔條系統(tǒng)采用手工定位很難保證精確定位,所產(chǎn)生偏差造成了低質(zhì)量的外觀。
TPSS? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 傳統(tǒng)隔條
多樣性
TPSS-R系統(tǒng)擁有穩(wěn)固的質(zhì)量使各種靈活設(shè)計成為可能,并且TPSS系統(tǒng)可以在6mm至20mm的范圍內(nèi)無限變化隔條的寬度。
隔音性
全頻降噪玻璃,主要由TPSS-R技術(shù)+Low-E玻璃兩個重要部分構(gòu)成。等腔設(shè)計對單一音頻阻隔有效,環(huán)境聲波在穿透玻璃時由于玻璃介質(zhì)的存在會有反向聲波,不等腔體寬度會增強反向聲波,和環(huán)境聲波兩相抵消,以達到隔音降噪的目的。
TPSS-R是目前全世界最先進的玻璃封邊技術(shù),是TPS的升級版。
該技術(shù)于2010年進入中國,目前已經(jīng)在全球眾多知名幕墻案例使用,且發(fā)展趨勢明確,目前國內(nèi)也有很多廠家跟進,也希望其產(chǎn)品早日能夠推廣應(yīng)用。該技術(shù)具備暖邊條的所有優(yōu)勢。應(yīng)用此技術(shù),理論上玻璃可以至少25年不出現(xiàn)漏氣現(xiàn)象。這也就意味著,玻璃中空的氬氣可以持續(xù)有效地保證玻璃至少25年都具備良好的保溫隔熱性能,(常規(guī)的玻璃合片技術(shù),基本上3~5年氬氣就會滲漏,隨之Low-E性能也會大幅下降)而且TPSS-R隔熱條可以杜絕玻璃霉變,提高居住舒適度。
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TCO玻璃即透明導(dǎo)電氧化物鍍膜(Transparent Conductive Oxides)玻璃,是平板玻璃表面通過物理或者化學(xué)鍍膜的方法均勻地鍍上一層透明的導(dǎo)電氧化物薄膜。TCO鍍膜導(dǎo)電玻璃主要應(yīng)用于第二代光伏電池碲化鎘薄膜電池及第三代光伏電池鈣鈦礦電池,由于非晶硅薄膜太陽能電池的半導(dǎo)體層幾乎沒有橫向?qū)щ娦阅?,必須使用TCO玻璃作為前電級來有效地收集電池電流,所以TCO是鈣鈦礦電池不可或缺的組成部分。TCO玻璃作為鈣鈦礦電池的前電級、窗口材料和支撐材料,主要功能為:讓大部分太陽光進入吸收層,實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換;利用其導(dǎo)電性作為前電極,收集電池電流;為電池多層膜材料結(jié)構(gòu)提供物理上的機械支撐。
TCO玻璃按照導(dǎo)電氧化物的不同主要分為ITO(氧化銦錫)、FTO(摻氟SnO2)、AZO(摻雜鋁ZnO)三種;按照鍍膜工藝與原片生產(chǎn)是否同步,可分為在線鍍膜和離線鍍膜工藝,在線鍍膜主要應(yīng)用CVD工藝(化學(xué)氣相沉積法),離線鍍膜主要應(yīng)用PVD工藝(磁控濺射法)。
在鈣鈦礦電池中的應(yīng)用
鈣鈦礦電池是一類使用具有鈣鈦礦晶體結(jié)構(gòu)的ABX3型鹵化物材料作為吸收層的太陽電池的總成。鈣鈦礦電池主要包括:(1)透明電極(TCO),接收從電池中傳輸?shù)碾娮踊蛘呖昭?;?)電子傳輸層(ETL),完成電子傳輸?shù)耐瑫r,阻隔空穴向陰極傳輸;(3)光吸收層,吸收光子生成載流子;(4)空穴傳輸層(HTL),完成空穴的傳輸同時阻止電子向陽極傳輸;(5)金屬電極,用于接收電子或空穴的電極結(jié)構(gòu)。
單位用量方面,昆山協(xié)鑫光電2023年4月17日宣布2m*1m大面積、大尺寸商用鈣鈦礦組件轉(zhuǎn)換效率達16.2%,2023年效率目標(biāo)為18%,考慮鈣鈦礦產(chǎn)業(yè)當(dāng)前仍處在穩(wěn)定性、量產(chǎn)效率技術(shù)攻關(guān)階段,中性假設(shè)2023、2025年全行業(yè)量產(chǎn)平均效率水平為13.0%、17.0%,對應(yīng)TCO玻璃單位用量分別為769、588萬平/GW,TCO玻璃在鈣鈦礦成本占比35-40%,目前市場單價55-70元/㎡,對應(yīng)單GW產(chǎn)值3.5億以上。另外,鈣鈦礦前板需要TCO玻璃,背板為普通玻璃,生產(chǎn)1GW的鈣鈦礦電池,需要約711萬平米FTO玻璃。國內(nèi)供貨商僅有大連艾潔旭和金晶。價格方面,3.2mmFTO玻璃,艾潔旭(耀皮玻璃2022年底收購艾潔旭大連)2022價格75,金晶報價60左右,利潤率大于50%。
供給
海外市場方面,國外市場來看,F(xiàn)irst Solar擴產(chǎn)下板硝子供應(yīng)存在不足,金晶科技有望填補缺口,供貨份額提升核心在于性能和成本。板硝子目前共有3條TCO玻璃產(chǎn)線(2條越南+1條美國),新建馬來西亞產(chǎn)線預(yù)計將于2024年3月投產(chǎn),擴產(chǎn)速度不及First Solar,因此First Solar需要新供應(yīng)商來填補缺口。
金晶科技與First Solar長期合作配套研發(fā),2018年雙方簽訂十年供貨協(xié)議,目前共有3條TCO玻璃產(chǎn)線(2條國內(nèi)+1條馬來西亞),計劃2023年于國內(nèi)新增1條TCO玻璃改造產(chǎn)線,可填補板硝子供應(yīng)缺口。目前金晶科技TCO玻璃性能與板硝子NSG TEC 7系以前產(chǎn)品接近,未來在性能上仍有較大的提升空間,供貨份額提升的核心在于產(chǎn)品性能的提升以及考慮海運費用下能否具備成本優(yōu)勢。
目前國內(nèi)市場TCO玻璃可供企業(yè)較少,主要以金晶科技和耀皮玻璃(2022年底收購艾潔旭大連)主,主要原因是:TCO玻璃認(rèn)證難度大、周期長,需要下游客戶配套合作研發(fā)。據(jù)相關(guān)機構(gòu)調(diào)研反饋,無相關(guān)基礎(chǔ)的玻璃企業(yè)從研發(fā)到批量供貨需耗時2-3年;薄膜電池尚未放量,國內(nèi)旗濱集團及南玻A等企業(yè)在2010年前后均有TCO玻璃規(guī)劃,但當(dāng)時主要下游碲化鎘企業(yè)國內(nèi)產(chǎn)能尚小,又缺少鈣鈦礦電池的增量加持,所以直至當(dāng)前并未進行TCO玻璃的生產(chǎn);海外供應(yīng)商板硝子并未對國內(nèi)供貨,板硝子在國內(nèi)未設(shè)工廠,海運下國內(nèi)企業(yè)采購成本較高,并且板硝子主供FS并與其簽訂長協(xié),導(dǎo)致國內(nèi)企業(yè)難以買到高端的TCO玻璃。
耀皮玻璃目前有1條800噸產(chǎn)線,出貨量較大(60-70%供應(yīng)First Solar),技術(shù)和轉(zhuǎn)換效率為國內(nèi)最佳,技術(shù)主要來自Plikington授權(quán)。金晶科技淄博建有2條500噸TCO玻璃產(chǎn)線,其馬來西亞工廠(1000噸)也在積極推進和FirstSolar等的認(rèn)證和供貨工作。
未來隨著薄膜電池放量,TCO玻璃定制化的屬性將使具備先發(fā)優(yōu)勢的企業(yè)更為受益玻璃定制化的屬性將使具備先發(fā)優(yōu)勢的企業(yè)更為受益。一方面,碲化鎘企業(yè)仍在不斷提升自身轉(zhuǎn)換效率,對TCO玻璃的性能要求將持續(xù)提升。另一方面,目前鈣鈦礦電池的技術(shù)路線仍在探索中,各家鈣鈦礦企業(yè)的生產(chǎn)工藝、材料選擇尚未定型,TCO玻璃企業(yè)需要與鈣鈦礦客戶共同配套研發(fā),根據(jù)其工藝、材料提供定制化的產(chǎn)品,具備先發(fā)優(yōu)勢的企業(yè)將大為受益。金晶科技與First Solar合作超10年,于2022年5月建成首條TCO玻璃產(chǎn)線,并且與纖納光電簽訂戰(zhàn)略合作協(xié)議,協(xié)議約定未來纖納光電每增加1GW鈣鈦礦電池產(chǎn)能規(guī)劃,金晶科技需配套不低于500萬平米/年TCO 玻璃產(chǎn)能。
獨角獸智庫
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一、鈣鈦礦電池優(yōu)勢明顯,但缺點同樣突出
光伏領(lǐng)域中的鈣鈦礦是指一類與鈣鈦礦(CaTiO3)具有類似晶體結(jié)構(gòu)的化合物,即具有正八面體結(jié)構(gòu)的ABX3化合物,而并非狹義的以鈣和鈦為原料制作的材料。早期的鈣鈦礦主要采用碘化鉛甲胺(CH3NH3PbI3),較為先進的鈣鈦礦材料為甲胺鉛碘(MAPbI3)、甲脒鉛碘(FAPbI3)等。當(dāng)前鈣鈦礦電池多數(shù)為柔性器件,屬于薄膜光伏電池的一種。鈣鈦礦電池制備工藝非常多樣,但均未實現(xiàn)規(guī)?;?,尚未出現(xiàn)主導(dǎo)制備路線。除太陽能電池外,鈣鈦礦材料在光電傳感器、發(fā)光二極管(LED)等領(lǐng)域也有可觀的發(fā)展?jié)摿?,但相關(guān)研究多處在非常早期的階段,距離落地應(yīng)用還有較大差距。
鈣鈦礦電池的優(yōu)點主要體現(xiàn)在效率高、成本低、應(yīng)用靈活等方面。
轉(zhuǎn)換效率遠(yuǎn)超晶硅電池。帶隙是影響光電轉(zhuǎn)換效率的主要因素,光伏材料的最理想帶隙為1.34 eV,然而在已知的天然材料中,不存在這一完美帶隙。晶硅材料的帶隙為1.12eV,理論轉(zhuǎn)換極限約為32%左右,實際量產(chǎn)中則很難超過30%。鈣鈦礦是人工合成材料,可以通過調(diào)整配方來將帶隙推向理想值,其實驗室轉(zhuǎn)換效率可達45%以上,遠(yuǎn)超晶硅電池。
生產(chǎn)成本遠(yuǎn)低于晶硅電池。制作鈣鈦礦電池的原材料儲量豐富,價格低廉,且對純度的要求低于晶硅電池。同時鈣鈦礦電池的光吸收能力強,單塊電池的材料用量較低。此外,生產(chǎn)鈣鈦礦電池不需要超高的加工溫度,生產(chǎn)能耗低于晶硅電池。綜上,鈣鈦礦電池在生產(chǎn)環(huán)節(jié)的成本較晶硅電池有較大優(yōu)勢。在投資端,鈣鈦礦電池同樣優(yōu)勢明顯。鈣鈦礦制備簡單,工藝流程比較短,能夠在單個工廠內(nèi)實現(xiàn)全流程生產(chǎn);而晶硅電池的生產(chǎn)工藝流程較為復(fù)雜,需要多個環(huán)節(jié)的工廠協(xié)同完成。鈣鈦礦電池產(chǎn)線相對晶硅電池產(chǎn)線的預(yù)期投資降本空間在50%以上。
應(yīng)用場景靈活多樣。鈣鈦礦電池屬于薄膜光伏電池,其外觀形態(tài)的可塑性強,整體質(zhì)量較低,同時還具有更好的弱光性能,使其部署場景非常多樣化。例如BIPV、弱光場景、汽車、可穿戴設(shè)備等,都可以引入鈣鈦礦電池,相比之下晶硅電池的應(yīng)用場景則相對有限。
鈣鈦礦電池具有諸多優(yōu)點,但其缺點同樣明顯,耐用性差、制造難度大、環(huán)保性差等嚴(yán)重制約了大規(guī)模應(yīng)用。
耐用性難以達到商業(yè)化要求。現(xiàn)階段的鈣鈦礦電池穩(wěn)定性差、壽命短,衰減過快。鈣鈦礦是一種離子晶體材料,本身具有脆弱性,盡管隨著技術(shù)的進步,近年來鈣鈦礦電池的效率衰減有所好轉(zhuǎn),但是仍較晶硅電池有較大差距,若使用鈣鈦礦電池建設(shè)光伏電站,需要頻繁對發(fā)電設(shè)備進行維護,成本上不具備可行性。此外,當(dāng)下主流鈣鈦礦對金屬具有一定的腐蝕性,而金屬是光伏組件的必要組成部分,鈣鈦礦組件還需要克服腐蝕帶來的不良影響。
大尺寸電池制造難度大。鈣鈦礦材料制備簡單,但僅限于小尺寸設(shè)備,目前大尺寸設(shè)備的制造和批量生產(chǎn)仍存在較大難度。鈣鈦礦電池中所采用的導(dǎo)電薄膜會造成光損失,且隨著面積的增大愈發(fā)明顯,這導(dǎo)致鈣鈦礦組件的效率會明顯低于單體電池。同時,鈣鈦礦電池的涂覆技術(shù)不成熟,大面積噴涂下無法保障鈣鈦礦層的均勻,會對電池性能產(chǎn)生明顯的負(fù)面影響。
材料環(huán)保性差。鉛在鈣鈦礦材料中被廣泛使用,但鉛本身屬于有毒重金屬,對于環(huán)境和人體均具有危害。使用環(huán)保配方替代鉛鹵鈣鈦礦是重要研究方向,當(dāng)前錫基材料進展相對較快,但其轉(zhuǎn)換效率相對較低,還需要進一步的研究改進。
二、晶硅電池仍是主流,鈣鈦礦市場份額較低
圍繞降本增效這一核心邏輯,光伏產(chǎn)業(yè)在發(fā)展過程中始終伴隨著技術(shù)迭代,新技術(shù)不斷取代原有技術(shù),行業(yè)具有典型的技術(shù)周期性特征。從P型電池取代BSF電池,到單晶電池取代多晶電池,光伏電池的轉(zhuǎn)換效率不斷提高,度電成本持續(xù)下降。當(dāng)前光伏產(chǎn)業(yè)正值新一輪技術(shù)迭代周期,N型電池將成為下一代主流光伏技術(shù),引領(lǐng)光伏產(chǎn)業(yè)在平價上網(wǎng)的基礎(chǔ)上進一步提升經(jīng)濟性。
據(jù)不完全統(tǒng)計,2023年一季度一線光伏品牌的組件出貨量合計超過170吉瓦,其中N型組件占比約為21%,較2022年全年數(shù)據(jù)(7%)已有明顯提升。晶科能源的N型電池出貨占比達到46%,大幅領(lǐng)先于其他企業(yè)。時至今日,P型電池仍然是光伏市場的主流,但N型電池的替代過程已經(jīng)全面啟動,根據(jù)中國光伏中國光伏行業(yè)協(xié)會的預(yù)測,隨著新建產(chǎn)能的陸續(xù)釋放,2023年全年N型組件的出貨量占比最高可達到25%左右。
相較于晶硅光伏組件,薄膜光伏組件的出貨量占比極低,2022年薄膜組件的出貨量為1.3吉瓦,僅占光伏組件總出貨量的0.4%。在1.3吉瓦的薄膜組件中,又以銅銦稼硒(CIGS)、銻化鎘(CdTe)和砷化鎵(GaAs)等材料為主,相比之下鈣鈦礦組件的出貨量少之又少。
圖1:中國光伏電池產(chǎn)量情況
單位:萬千瓦、%
我國的光伏應(yīng)用場景中,以集中式光伏電站和分布式場景為主,在選擇材料時,二者均以經(jīng)濟性為核心考量因素,因此在度電成本上具備顯著優(yōu)勢的晶硅光伏電池仍為主流,在短期內(nèi)其市場地位難以撼動。薄膜光伏組件目前主要應(yīng)用于光伏玻璃、光伏幕墻、可穿戴設(shè)備等小規(guī)模場景,整體應(yīng)用范圍較小,其中鈣鈦礦的應(yīng)用則更加受限。
三、鈣鈦礦暫不具備獨立運行條件,與晶硅電池疊層應(yīng)用或是發(fā)展方向
受制于耐用性差等缺陷,現(xiàn)階段鈣鈦礦電池?zé)o法實現(xiàn)大規(guī)模的商業(yè)化應(yīng)用。但目前晶硅材料的轉(zhuǎn)換效率已接近理論極限,難有進步的空間,光伏產(chǎn)業(yè)想要實現(xiàn)轉(zhuǎn)換效率的進一步躍遷,仍需要在材料上做文章,長期來看,鈣鈦礦電池有望成為晶硅電池的替代品。此外,鈣鈦礦電池與晶硅電池的疊層應(yīng)用模式,也擁有較大的發(fā)展空間。目前核心企業(yè)已經(jīng)開始布局鈣鈦礦產(chǎn)線,根據(jù)各企業(yè)的規(guī)劃,到2024年國內(nèi)鈣鈦礦產(chǎn)能將突破1吉瓦,2025年后有望達到20吉瓦以上。
圖2:協(xié)鑫光電鈣鈦礦產(chǎn)能規(guī)劃
鈣鈦礦電池與晶硅電池疊層應(yīng)用,即在晶硅電池表面噴涂一層鈣鈦礦電池,其中由于發(fā)電原理的限制,晶硅電池只能選用N型電池。該種疊層電池的原理簡單,且綜合了晶硅電池和鈣鈦礦電池的優(yōu)勢,利用鈣鈦礦電池配方的可調(diào)節(jié)性,吸收光譜中無法被晶硅電池利用的部分,實現(xiàn)轉(zhuǎn)換效率的最大化。此外,疊層電池中鈣鈦礦電池能將更多精力用于解決其缺陷,對于產(chǎn)品的研發(fā)和生產(chǎn)更加友好。目前鈣鈦礦與HJT的疊層應(yīng)用已有部分實驗室基礎(chǔ),與TopCon的疊層應(yīng)用也已在實驗室環(huán)境內(nèi)實現(xiàn),若鈣鈦礦電池能夠盡快彌補自身技術(shù)缺陷,疊層電池的應(yīng)用模式有望成為N型電池后的主流。
長期來看,若鈣鈦礦電池能夠克服自身缺陷,將在特定的應(yīng)用場景上成為最佳選擇,例如可穿戴設(shè)備等領(lǐng)域,疊層電池?zé)o法滿足其對于重量要求,鈣鈦礦電池將具有較好的差異性應(yīng)用空間。但考慮到目前鈣鈦礦電池的技術(shù)進展,脫離晶硅電池單獨應(yīng)用還需要較長時間才有望實現(xiàn)。
四、行業(yè)投資需保持謹(jǐn)慎,核心輔材確定性較高
鈣鈦礦產(chǎn)業(yè)方興未艾,目前尚未有確定的技術(shù)路線,市場格局也尚未形成。目前行業(yè)內(nèi)的參與企業(yè)主要包括三類:中小型初創(chuàng)企業(yè)、傳統(tǒng)光伏龍頭企業(yè)以及跨界企業(yè),由于生產(chǎn)工藝路線未定型,上游研發(fā)環(huán)節(jié)的投資風(fēng)險相對較高,反觀POE膠膜和TOC玻璃環(huán)節(jié),則具有較高的確定性,應(yīng)重視其成長機會。
POE的阻隔性、抗PID能力是其他膠膜材料所不具備的,除應(yīng)用在鈣鈦礦領(lǐng)域外,也是N型電池、新能源汽車、電纜等高成長性領(lǐng)域的重要材料。目前國內(nèi)POE產(chǎn)能相對有限,其中原材料和催化劑被國外壟斷,擁有核心技術(shù)的POE企業(yè)較為稀缺。
TOC玻璃是鈣鈦礦電池的重要輔材,TOC玻璃產(chǎn)能受到嚴(yán)格控制,且產(chǎn)線需要進行定制化設(shè)計,行業(yè)進入壁壘較高。若鈣鈦礦實現(xiàn)量產(chǎn),預(yù)計TOC玻璃的邊際需求增長最為明顯。此外與POE類似的是,TOC玻璃也是N型光伏電池的主要輔材,終端需求具有較強的確定性。
圖3:鈣鈦礦組件成本構(gòu)成
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楊名宇
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工藝原理
鋼化玻璃內(nèi)部的硫化鎳作為非玻璃體物質(zhì)微粒一直存在于玻璃中,是導(dǎo)致鋼化玻璃自爆的最主要因素。硫化鎳由生產(chǎn)玻璃的原材料(石英砂、硅石粉等)中的雜質(zhì)帶入玻璃。一些硫化鎳微粒經(jīng)過一段時間它的晶體結(jié)構(gòu)從α狀態(tài)轉(zhuǎn)變到β狀態(tài),在這個α一β轉(zhuǎn)變過程中,硫化鎳微粒的體積產(chǎn)生大幅度的膨脹。這個體積膨脹過程形成鋼化玻璃強大的內(nèi)應(yīng)力,造成鋼化玻璃自爆。
(注意:不是所有的硫化鎳都會引起玻璃的自爆,位于壓應(yīng)力層的硫化鎳,和達不到臨界直徑的硫化鎳,是不會造成玻璃自爆的。)
因為硫化鎳的晶型轉(zhuǎn)變,導(dǎo)致體積增加,從而引起的自爆會在局部生產(chǎn)放射性裂紋,如下圖所示。如果玻璃破碎后仍留在框內(nèi),則在破碎的起點處可以比較容易找到一個“蝴蝶”形狀的圖案特征,從自爆后的玻璃碎片中產(chǎn)生的“蝴蝶斑”,以傾斜45度角看,很容易在玻璃的板心看到一個較小的黑點置于“蝴蝶”中,正處于裂紋之間,而且自爆破損的玻璃裂紋的走向是由中心向四周散開的。
對鋼化玻璃進行二次加熱并退火的均質(zhì)處理(又稱熱浸處理)是公認(rèn)的解決自爆問題的有效方法。將鋼化玻璃再次加熱到290±10℃左右并保溫一定時間后緩慢降溫,使鋼化玻璃中的硫化鎳顆粒在均質(zhì)處理中完成晶相轉(zhuǎn)變,讓可能自爆的玻璃在工廠內(nèi)提前破碎,可以有效降低鋼化玻璃出廠后的自爆率,提高成品率,減小因自爆而產(chǎn)生的交通運輸、安裝及對后續(xù)工序返工產(chǎn)生的不利影響。
目前國內(nèi)主要是采用強制對流型電加熱熱浸爐來均質(zhì)處理鋼化玻璃。已有的鋼化玻璃均質(zhì)爐,其加熱箱大多設(shè)在爐體的頂部或后部,用風(fēng)機將熱風(fēng)通過風(fēng)道向爐內(nèi)需均質(zhì)的鋼化玻璃輸送熱風(fēng)并使熱風(fēng)穿過鋼化玻璃間的間隙吸回風(fēng)機,不間斷地重復(fù),使鋼化玻璃加熱到額定溫度,并長時間保持恒溫,以達到引爆其中有“自爆”隱患鋼化玻璃的目的。
準(zhǔn)備工作
(1)進行檢修保養(yǎng)前必須關(guān)閉均質(zhì)爐電柜總電源,掛好指示牌。
(2)佩戴好安全帽、口罩、手套,登上爐體時必須佩戴安全保護繩。
(3)對電柜進行維護時,操作人員必須持證上崗。
(4)對設(shè)備進行改進時必須按照設(shè)備使用說明書和廠家的指導(dǎo),完成后并進行檢驗,確保設(shè)備持續(xù)符合安全要求。
?爐體檢查與保養(yǎng)
均質(zhì)爐使用多年后保溫效果與新爐有一定的差距,所以需要定期對爐體進行保養(yǎng)。
(1)玻璃在進行熱浸處理過程中,檢查爐門的密封性,若爐門有漏風(fēng)現(xiàn)象,待停爐后更換爐門密封棉。檢查過程中請勿觸碰爐體,防止?fàn)C傷。
(2)停爐時檢查爐頂管道保溫棉有無脫落、破損,管道連接處有無松動等情況。管道直接暴露在空氣中會帶走部分熱能,導(dǎo)致用電量增加。
(3)定期用激光數(shù)字轉(zhuǎn)速表測量冷卻循環(huán)風(fēng)機工頻狀態(tài)下轉(zhuǎn)速,若轉(zhuǎn)速過低,會引起此區(qū)域內(nèi)循環(huán)風(fēng)機熱交換量不夠,從而引起此區(qū)域內(nèi)溫度比其他區(qū)域偏低,停爐后需調(diào)整冷卻循環(huán)風(fēng)機皮帶。
(4)冷卻循環(huán)風(fēng)機風(fēng)輪、風(fēng)輪軸、軸承一直處在高溫高速狀態(tài)下,極易發(fā)生故障,軸承需定期加高溫潤滑油。檢查風(fēng)輪有無變形,軸承有無異響、間隙過大情況,出現(xiàn)問題及時更換。
(5)停爐時定期檢查氣管、氣管接頭,高溫環(huán)境下氣管會加速老化、破裂。
(6)及時清理冷卻水箱里的水垢,保證冷卻水循環(huán)系統(tǒng)的正常運行。
(7)手動風(fēng)門電磁閥開關(guān),檢查電磁閥與氣缸的工作狀態(tài),高溫環(huán)境下,電磁閥和氣缸內(nèi)的密封圈容易損壞,導(dǎo)致風(fēng)門打不開,生產(chǎn)過程中不易發(fā)現(xiàn)此問題,玻璃在降溫過程中的時間就會延長。
(8)檢查爐體內(nèi)部不銹鋼封板,若有螺絲脫落,須及時固定,防止在生產(chǎn)過程中發(fā)生封板脫落砸損玻璃的情況。
(9)檢查爐體發(fā)熱管和高溫導(dǎo)線,在大功率狀態(tài)下,發(fā)熱管和高溫導(dǎo)線的接線端子極易發(fā)生氧化、發(fā)熱從而燒斷接線端子。需定期更換接線端子,保證高溫線與發(fā)熱管接觸良好。
?定期觀察溫控曲線
(1)鋼化玻璃均質(zhì)處理的階段分為加熱階段t→恒溫階段t2→冷卻階段t3,三個階段。
(2)觀察每條溫控曲線的當(dāng)前記錄或者歷史記錄,可以分析出所在區(qū)域的溫度情況。溫度相對其他區(qū)域過低時停爐后檢查熱電偶和加熱管,溫度相對其他區(qū)域過高時,檢查固態(tài)繼電器是否出現(xiàn)故障。
(3)爐體只有在最好的狀態(tài)下,溫度曲線才能合格,使玻璃的品質(zhì)達到行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
結(jié)語
鋼化玻璃經(jīng)過熱浸處理后,降低了發(fā)生自爆的概率,提高了鋼化玻璃的品質(zhì),解決了建筑行業(yè)中玻璃自爆的難題。只有了解清楚并熟悉設(shè)備在任何狀態(tài)下的操作和維修,才能使均質(zhì)爐的性能更穩(wěn)定,為正常生產(chǎn)提供保障。
佛山市福原玻璃技術(shù)有限公司
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分類來看,智能調(diào)光玻璃根據(jù)實現(xiàn)方式的不同,可分為電控、溫控、光控、壓控等各種類型,其中電控型最為主流。
具體到汽車領(lǐng)域,調(diào)光玻璃主要有三種類型,按照量產(chǎn)時間的先后,分別為PDLC(聚合物分散液晶)、SPD(懸浮粒子)和 EC(電致變色),三者均屬于電控型調(diào)光玻璃,但原理和效果存在差異。
對比來看,1)調(diào)光效果方面,PDLC有透明和霧化兩種基本狀態(tài),即使玻璃霧化,也會有大量光線通過,即透光卻不透明,而EC 和 SPD 在透明和著色態(tài)之間則可以連續(xù)調(diào)節(jié)光線通過率;2)美學(xué)效果方面,PDLC可以在玻璃上制作可變換透明或霧化的圖形效果,擁有良好的設(shè)計和擴展屬性,而EC 和SPD 不能設(shè)計圖形效果;3)隔熱效果方面,PDLC隔熱效果有限,提升隔熱效果可增加一層Low-e玻璃,而 SPD 和 EC 技術(shù)具有良好的隔熱效果;4)隱私效果方面,PDLC的隱私保護效果好,可以遮擋距離玻璃10cm以外的物體,10cm以內(nèi)只能看到物體的模糊陰影,而EC 或 SPD 玻璃隱私功能相對有限,以建筑調(diào)光玻璃為例,在某些情況下,比如晚上從室外透過玻璃往室內(nèi)看,仍然可以看到室內(nèi)的模糊陰影。
總體來看,PDLC 出現(xiàn)最早、技術(shù)最先進成熟、成本最低,國內(nèi)絕大多數(shù)調(diào)光玻璃生產(chǎn)商均使用該方案;EC 低霧度、低能耗、隔熱效果好、可連續(xù)調(diào)光,成本居中,以極氦001、AION S PLUS 為代表的電動智能車均使用該方案;SPD由于耗電多、成本大,目前主要應(yīng)用于以奔馳為代表的高檔車。
PDLC 方案的原理在于 PDLC技術(shù),在玻璃之間加裝一層液晶調(diào)光膜(PDLC)。當(dāng)通電時,液晶膜中的高分子液晶材料在電場的作用下,會進行有序排列,使光線可以輕易穿透玻璃變成透明狀。反之,關(guān)閉電源時,高分子液晶材料會被打亂不能正常排序,呈現(xiàn)透光而不透明的外觀狀態(tài)。
拆解 PDLC 調(diào)光玻璃結(jié)構(gòu),主要包含玻璃、PVB、導(dǎo)電層、PDLC液晶薄膜等,可以理解為 PDLC調(diào)光玻璃是用兩片玻璃、兩片PVB 膜與一塊 PDLC液晶調(diào)光薄膜經(jīng)過高溫高壓制作而成,因此它的價格與玻璃、PVB 膜、PDLC液晶調(diào)光有關(guān),影響最大的因素是玻璃和調(diào)光膜。
進一步拆解 PDLC 液晶調(diào)光膜,為一種電響應(yīng)切換的薄復(fù)合薄膜,由固體聚合物基質(zhì)中的一層(10~30μm)微米級的液晶(LC)微滴或納米液滴及外圍夾層膜組成,PDLC 層夾在兩個透明導(dǎo)電的 ITO-PET 支撐膜之間形成智能調(diào)光薄膜。在沒有電場(非穩(wěn)態(tài))的情況下,PDLC 膜是高度散射的,下圖中的黃色小球代表 LC 微滴,分布混亂且光軸取向隨機,光照在薄膜上產(chǎn)生散射,此時處于不透明狀態(tài);而在電場作用下(通態(tài)),液滴內(nèi)的 LC 分子與電場對齊,LC 與聚合物基質(zhì)的折射率匹配,PDLC 薄膜變得透明;去除電場后,LC微滴恢復(fù)開始的無規(guī)取向狀態(tài),此時處于不透明狀態(tài),完成一次開關(guān)轉(zhuǎn)換。LC 微滴對電場的毫秒級快速切換響應(yīng)使不透明快速轉(zhuǎn)換為透明,PDLC 液晶調(diào)光膜的響應(yīng)時間在 160~7 毫秒之間。
從功能角度看,PDLC 只有透光和半透光兩種狀態(tài),不可連續(xù)調(diào)節(jié)透明度,且隔熱和抗紫外線性能一般。但其優(yōu)勢在于相比SPD 和 EC,PDLC有著獨到的白色霧化效果,隱私性好,且成本最低、量產(chǎn)最早、技術(shù)最成熟,因此仍能占有一席之地,國內(nèi)絕大多數(shù)調(diào)光玻璃生產(chǎn)商用的都是這種方案。目前,PDLC調(diào)光玻璃還可集成超?。?.7mm)、隔熱、隔音等功能。
從應(yīng)用部位看,PDLC 調(diào)光玻璃可應(yīng)用于門玻璃、后擋風(fēng)玻璃及天窗。
電致變色技術(shù),是指在外加電場作用下,實現(xiàn)材料的光學(xué)性質(zhì)(即透射率、反射率或吸收率等)發(fā)生穩(wěn)定可逆變化的一種技術(shù),在外觀上表現(xiàn)為顏色和透明度的可逆變化??梢灾鲃幼兩请娭伦兩c光致變色、熱致變色等其他變色最大的技術(shù)不同。在外觀上表現(xiàn)為顏色和透明度的可逆變化。目前,電致變色技術(shù)的應(yīng)用場景集中于汽車、飛機、手機等領(lǐng)域,比如汽車后視鏡、波音787?飛機、手機顯示屏等。
薄膜電致變色技術(shù)的應(yīng)用,開啟了車用調(diào)光玻璃的量產(chǎn)之路。第一代技術(shù)為紫羅精技術(shù),代表產(chǎn)品為波音 787 飛機舷窗、法拉利 Superamerica敞篷跑車,玻璃變色后都呈藍色,該技術(shù)存在容易漏液、可靠性差、功耗高等問題;第二代為無機非金屬材料技術(shù),比如三氧化鎢主要應(yīng)用在智能建筑玻璃領(lǐng)域,存在變色速度慢、造價高等缺點;第三代技術(shù)為薄膜電致變色技術(shù),采用的是柔性固態(tài)電致變色材料,用導(dǎo)電膜代替上兩代的固態(tài)和液態(tài)介質(zhì),將前兩代的缺點解決,從而落地商用,代表產(chǎn)品就為極氦001 EC 光感天幕。
從結(jié)構(gòu)看,EC(電致變色)玻璃一般是在兩層基片之間夾有 5 個薄膜層,分別為透明導(dǎo)電層、 電致變色層、 電解質(zhì)層、離子存儲層及另一透明導(dǎo)電層。其工作原理是在電致變色元件兩端電極外加電壓,離子在外加電壓的電場作用下,遷入(或遷出)至電致變色層內(nèi),使電致變色材料的價數(shù)減少(或增加),在達到平衡前,電致變色材料發(fā)生顏色變化;當(dāng)達到平衡后,電致變色材料顏色變化達到穩(wěn)定。以陰極著色的三氧化鎢為例,當(dāng)兩端沒有加電壓時,為初始狀態(tài),電致變色層是無色或淺色;當(dāng)在兩端加上電壓后, 儲存在離子存儲層的鋰離子在電場的作用下經(jīng)過電解質(zhì)層注入到三氧化鎢薄膜的晶格空隙中, 形成鎢青銅,導(dǎo)致 W6+被還原成低價的W5+,電子從 W6+到 W5+的帶間躍遷吸收光子而引起變色。EC 與 PDLC的差異在于 EC 是天幕在改變狀態(tài)時,內(nèi)部物質(zhì)發(fā)生了化學(xué)反應(yīng),而PDLC只是改變了微粒排列方向。
從功能及優(yōu)勢角度看,1)霧度低,霧度低于 2%,低于 PDLC,可看到透亮的車外風(fēng)景;2)隔熱效果好,EC 紫外線阻隔率高達 99.9%,長波黑斑效應(yīng)紫外線 UVA(波長 320~420nm)透過率小于 6%,可格擋紅外線,著色態(tài)遮陽系數(shù)為 0.02-0.08,隔熱效果優(yōu)于 PDLC和 SPD;3)能耗低,SPD 使用 110V交流電、EC 使用 3V 直流電,在能耗方面 EC 具備優(yōu)勢。此外,EC 調(diào)光玻璃成本較低,更適合主流價位車型,近些年受到了許多車企的認(rèn)可;4)可連續(xù)調(diào)節(jié),相比 PDLC的透光和半透光兩種狀態(tài),EC 可連續(xù)調(diào)節(jié)明暗程度。
從行業(yè)應(yīng)用來看,EC 調(diào)光玻璃產(chǎn)量從 2014 年的 4.9 萬平方米增至 2019年的12 萬平方米,CAGR為 20%。目前 EC 已經(jīng)廣泛應(yīng)用于汽車(自動防眩后視鏡、側(cè)窗和天窗玻璃)、飛機(舷窗玻璃)、建筑(外墻玻璃)等領(lǐng)域,其中車窗及飛機領(lǐng)域2019年需求占比為 29%。
構(gòu)成上,SPD(懸浮粒子裝置)主要由兩塊玻璃或塑料面板、導(dǎo)電材料(用于涂覆玻璃板)、懸浮粒子裝置(數(shù)以百萬計的黑色粒子被放置在兩塊玻璃板之間)、液體懸浮液或薄膜(允許顆粒在玻璃之間自由漂?。?、控制裝置(自動或手動)構(gòu)成。
原理上,數(shù)以百萬計的 SPD 懸浮粒子被放置在兩塊玻璃或塑料面板之間,玻璃或塑料面板涂有透明導(dǎo)電材料,斷電時由于布朗運動粒子隨機排布,可以吸收99% 以上的可見光。當(dāng)電流通過導(dǎo)電涂層與 SPD 懸浮粒子接觸時,它們排成一條直線并允許光線通過。當(dāng)電壓量降低時,窗口變暗,直到完全黑暗。驅(qū)動電壓一般為110V的交流電壓。
優(yōu)缺點上,SPD 調(diào)光玻璃中的懸浮粒子可吸收 99%以上的可見光,且明暗程度連續(xù)可調(diào)。缺點在于霧度大、耗電多且偏藍色嚴(yán)重,驅(qū)動電壓超過100V,需配套更完善的安全措施,抬高使用成本,車廠正在尋找替換方案。
應(yīng)用上,SPD 技術(shù)廣泛應(yīng)用于汽車、建筑、航空航海等行業(yè),其中交通方面目前應(yīng)用在奔馳高檔型號車、游艇等場景。
二、汽車調(diào)光玻璃的應(yīng)用趨勢和發(fā)展空間
定量測算全景天幕和含調(diào)光功能的全景天幕玻璃的市場規(guī)模
1)全景天幕玻璃:受益于電動智能化,全景天幕玻璃量價雙增。目前,全景天幕玻璃的滲透率為 5%,新能源乘用車的持續(xù)滲透帶動全景天幕滲透率上行,另外傳統(tǒng)車搭載全景天幕玻璃也將逐漸成為趨勢,預(yù)計2025年全景天幕滲透率為25%。此外,集成更多功能的全景天幕玻璃(鍍膜、調(diào)光等)帶動ASP增長。量價雙增大勢下,預(yù)計全景天幕玻璃全球市場規(guī)模將由2020年的 20.1億元增至 2025年的 284.5億元,CAGR為 70%;國內(nèi)市場規(guī)模將由 2020年的 7.2 億元增至 2025年的 108.8億元,CAGR為 72%。
2)含調(diào)光功能的全景天幕玻璃:受益于在全景天幕中的持續(xù)滲透,調(diào)光玻璃將貢獻重要增量。考慮到目前市面上搭載調(diào)光功能全景天幕玻璃的車型集中于極氦001、嵐圖 FREE、AION S PLUS 為代表的電動智能車,當(dāng)前調(diào)光玻璃預(yù)計在全景天幕玻璃車型占比在5%左右(預(yù)計 2021年調(diào)光玻璃車型銷量低于5 萬輛,2022年調(diào)光玻璃車型銷量15 萬輛左右),考慮主機廠后續(xù)搭載意愿,預(yù)計該占比2025年有望達到 30%,對應(yīng)的全球市場規(guī)模將由 2021年的4.3 億元增至 2025年的 147.8億元,CAGR為 143%;國內(nèi)市場規(guī)模將由2021年的 1.5 億元增至 2025年的 56.5億元,CAGR為 147%。
三、全球汽車調(diào)光玻璃行業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈及主流參與企業(yè)
對于汽車調(diào)光玻璃而言,相較汽車玻璃,其上游主要原材料中加入了導(dǎo)電層及調(diào)光材料,其中 PDLC方案的調(diào)光材料為PDLC液晶薄膜、EC 方案的調(diào)光材料為 EC 電致變色層、SPD 方案的為 SPD 薄膜,其中能提供 PDLC車用調(diào)光膜的企業(yè)分別為國安奇緯、中禾科技,能提供EC 車用調(diào)光膜的企業(yè)為光弈科技(C輪融資),能提供 SPD 薄膜的為日立化成。中游為能提供汽車調(diào)光玻璃的廠商,未上市的公司有毓恬冠佳、精一科技、偉巴斯特,已上市的公司為福耀玻璃、 旭硝子、板硝子、圣戈班。
通過對上述具有汽車調(diào)光技術(shù)的供應(yīng)商進行梳理后可以發(fā)現(xiàn),調(diào)光玻璃屬于汽車玻璃細(xì)分智能化玻璃,為相對新興的汽玻應(yīng)用,能參與進來進行調(diào)光玻璃供貨的玩家依然集中于以福耀玻璃、板硝子、旭硝子、圣戈班為代表的全球玻璃龍頭,另外,上游膜片環(huán)節(jié)以光弈科技為代表的公司具有電致變色(EC)薄膜技術(shù),主要應(yīng)用于汽車天幕/天窗、防眩目后視鏡、建筑幕墻、手機背殼、AR 眼鏡等場景。
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