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技术转移案例

技术转移案例(十二)

1、项目名称:新型氧化锌透明导电膜的工艺优化及产业化

2、项目背景

  英国牛津大学教授、英国皇家科学院院士 Peter Edwards 博士领导的研究团队开发的硅掺杂氧化锌(Si:ZnO)材料,是最新一代的透明导电膜,可取代现有的氧化铟锡(ITO),应用于平板显示、太阳电池、照明、无线电屏蔽、抗静电等领域。目前,Si:ZnO基透明导电膜的性能已达到商业化ITO的指标。与此同时,可用喷涂热分解制造,进而大幅降低生产成本。此合作项目中方团队将借助苏州公司在光电显示薄膜器件行业的资本和市场资源,与外方合作开发可应用于工业化生产的新型透明导电膜材料,同时借助中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所的印刷电子平台,合作开发高性能、低成本的透明导电膜沉积工艺。项目始于2011年6月,由省跨国技术转移中心推荐,苏州公司的技术顾问(中科院苏州纳米所)前期代表公司和英国牛津大学进行合作谈判事宜。

  2012年3月,双方签署正式合作协议。

3、合作单位

  牛津大学是全英国乃至于世界级的顶尖学府。本项目负责人Peter P. Edwards教授现任牛津大学无机化学系主任,于1996年当选英国皇家科学院院士。Edwards教授长期从事金属和半导体系统的材料科学研究工作,包括金属氨液(metal ammonia solutions)和高温超导材料的研究,已在著名学术刊物上发表论文400余篇。Edwards教授领导的研究团队在氧化物透明导电材料的制备与分析方面具有丰富的经验,特别是在喷涂热分解法透明导电膜薄膜沉积制备技术上取得了显著成果,并已申请两项国际发明专利。

  苏州公司是内资控股的中外合资股份有限公司,2010年10月深圳创业板上市,注册资本20,000万元。公司是中国领先的光电显示薄膜器件生产和整体解决方案提供厂商,主要致力于光电行业及触摸屏行业以及太阳能行业中应用的功能薄膜及其它元器件的生产开发。

4、合作要点

  英国牛津大学硅掺杂氧化锌(Si:ZnO)新型透明导电膜材料和喷涂热分解薄膜沉积技术已经在实验室取得成功,并获得了可商业化的技术指标:透光率>88%,电导率> 1.8×102Ω-1cm-1。应用在真空镀膜材料,在相同透明程度条件下,导电率为ITO的2/3,材料成本大幅下降;应用在溶液涂布材料,在相同透明程度条件下,导电率为真空镀膜ITO的1/3,材料和制造成本大幅下降。为了将此项技术产业化应用,项目合作将进一步发展低温沉积工艺,在重要的衬底材料上,实现大面积薄膜沉积,同时可以保证光学透过率和高的导电性。

5、运作模式

  根据协议,双方商定合作分两步走,由牛津大学将在其现有新型硅掺杂氧化锌(Si:ZnO)材料研究和苏州公司产品开发需求的基础上,开展Si:ZnO材料的薄膜工艺优化以提高其光电性能;如果技术中试生产取得成功,苏州公司将投资设备,并与中科院苏州纳米所合作,开展大面积的透明导电薄膜工艺技术优化和产业化。

6、效果和意义


  透明导电薄膜已广泛应用于平板显示、光伏器件、触控面板和电磁屏蔽、现代战机和巡航导弹的窗口、汽车窗导热玻璃(防雾和防结冰)等领域。透明导电薄膜种类有金属薄膜、氧化物薄膜、多层复合薄膜和高分子薄膜等。目前,市场上氧化物透明导电薄膜占主导地位,其中掺锡氧化铟(Indium-Tin Oxide,ITO)薄膜材料,由于其高透明度(>80%)和高导电率(~104Ω-1cm-1),在工业领域获得最广泛的应用。虽然ITO(氧化铟锡)仍然在透明导电膜市场占主导地位,但由于铟矿资源的有限性,将来ITO市场份额下降部分将由各种“非铟系”透明导电膜所取代。非铟类透明导电膜未来的市场大小取决于从ITO透明导电膜市场所能够争夺的份额,高性能、低成本与柔性化将是与ITO争夺市场的最关键的王牌。目前在研的多种ITO材料中,Si:ZnO透明导电膜材料具有明显的性能和成本优势、且最容易实现大批量生产,并将在市场竞争中胜出。

  根据NanoMarket公司在2010年公布的预测,仅平板显示、触摸屏、薄膜太阳能电池与有机发光照明等高端应用对透明导电膜的需求到2017年将达到5亿平方米。透明导电膜的市场在2010年是24亿美元,到2017年将增加到76亿美元,年增长率为45%。据统计In的埋藏量预计在2050年将完全使用完毕,所以材料成本越来越高并且使用量还在不断提高。此项目中开发出产品成本是现在成本的10%。所以项目顺利实施按逐渐替换及不断增长来算,量产后最低年产值都达上亿元,对行业影响将更有深远的意义。

  此技术转移项目将解决Si掺杂ZnO(Si:ZnO)透明导电材料的开发及其喷涂热分解法薄膜制备工艺的优化等关键技术,可大幅降低透明导电薄膜的生产成本,为新型低成本透明导电材料的应用及其薄膜制造技术的生产化奠定良好的基础。苏州公司将通过引进、消化、吸收牛津大学在高性能透明导电膜上的核心技术,实现技术创新,在国内实现新型透明导电膜的产业化,打破国际垄断,提升产业发展水平。

 

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