碲化鎘太陽能

　　(CdTe)是1種由鎘與碲合成的結晶物質(zhì)，是太陽能電池理想的半導體材料。

　　除在太陽能的應用外，碲化鎘也可與汞形成HgCdTe合金，可應用在紅外線偵測器的感光材料，但也因碲化鎘的毒性問題，應用范圍未能普及。

　　如同其他鎘化合物般，碲化鎘被認為是有毒物質(zhì)，但只要不經(jīng)口服或呼吸方式進入人體，碲化鎘對人體的危害有限。

　　美國能源部指出，碲化鎘太陽能模組只要經(jīng)過適當回收程序處理，并不會對環(huán)境產(chǎn)生危害，其對環(huán)境的影響與鎘金屬完全不同。因此，CdTe太陽能模組在正常使用下，對環(huán)境的助益甚至大過于對環(huán)境的威脅。

　　過去以生產(chǎn)傳統(tǒng)硅太陽能面板為主的美商奇異(GE)，未來將使用和美國太陽能業(yè)者FirstSolar相同的原料，轉(zhuǎn)進薄膜太陽能電池領域。

　　盡管碲化鎘技術的轉(zhuǎn)換效率低于晶硅太陽能電池，然奇異表示，當同時考量轉(zhuǎn)換效率、氧造成本及原物料成本等因素后，碲化鎘技術擁有比其他薄膜太陽能技術更佳的成本結構，此為奇異選擇發(fā)展碲化鎘技術的主因。

　　據(jù)悉，碲化鎘太陽能電池的制造成本低，目前已獲得的最高效率為16%，是應用前景很好的太陽能電池。

　　碲化鎘薄膜太陽能電池的發(fā)展日益受到重視。碲資源、電池成本、電池生產(chǎn)和使用對環(huán)境的影響等問題是碲化鎘薄膜太陽能電池發(fā)展中受到很多人關注的問題。本文對此進行了分析討論，最后分析了工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)碲化鎘薄膜太陽能電池組件的關鍵技術。

　　碲化鎘薄膜太陽能電池的發(fā)展受到國內(nèi)外的關注，其小面積電池的轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)達到了16.5%，商業(yè)組件的轉(zhuǎn)換效率約9%，組件的最高轉(zhuǎn)換效率達到11%。國內(nèi)四川大學制備出轉(zhuǎn)換效率為13.38%的小面積單元太陽能電池，54cm2集成組件轉(zhuǎn)換效率達到7%，正在進行0.1┫組件生產(chǎn)線的建設和大面積電池生產(chǎn)技術的研發(fā)。

　　成本估算

　　考慮電池的結構為玻璃/SnO2：F/CdS/CdTe/ZnTe/ZnTe：Cu/Ni，碲化鎘薄膜的厚度為5微米，轉(zhuǎn)換效率為7%，1MW碲化鎘薄膜太陽能電池所消耗的材料的成本如下表所示

　　可見，碲化鎘和透明導電玻璃構成材料成本的主體，分別占到消耗材料總成本的45.4%和38.2%。

　　消耗材料的成本還可以進一步降低，如將碲化鎘薄膜的厚度減薄1微米，則碲化鎘材料的消耗將降低20%，從而使材料總成本降低9.1%，即從每峰瓦6.21元降為5.64元。如使用99.999%純度的碲化鎘，效率依然能達到7%，材料成本還將進一步降低。因此，材料成本達到或低于每峰瓦5元人民幣是可能的。

　　考慮工資、管理、電力和設備折舊等其他成本，碲化鎘薄膜太陽能電池的成本大約是每峰瓦13.64元人民幣或更低。因此，即使銷售價格為每峰瓦20~22元人民幣，約為晶體硅太陽能電池現(xiàn)在價格的60%，也能保證制造商有相當?shù)睦麧櫩臻g。

　　由于碲化鎘薄膜太陽能電池成本低，其發(fā)展對于解決我國西部地區(qū)分散居住人口的電力供應具有重要意義。

　　碲資源

　　碲是地球上的稀有元素，發(fā)展碲化鎘薄膜太陽能電池面臨的首要問題就是地球上碲的儲藏量是否能滿足碲化鎘太陽能電池組件的工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)及應用。工業(yè)上，碲主要是從電解銅或冶煉鋅的廢料中回收得到。據(jù)相關報道，地球上有碲14.9萬噸，其中中國有2.2萬噸，美國有2.5萬噸。

　　在美國碲化鎘薄膜太陽能電池制造商FirstSolar年產(chǎn)量25MW的工廠中，300~340公斤碲化鎘即可以滿足1MW太陽能電池的生產(chǎn)需要?？紤]到碲的密度為6.25g/cm3，鎘的密度為8.64g/cm3，則130~140公斤碲即可以滿足1MW碲。