碲化鎘太陽(yáng)能

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除在太陽(yáng)能的應(yīng)用外，碲化鎘也可與汞形成HgCdTe合金，可應(yīng)用在紅外線偵測(cè)器的感光材料，但也因碲化鎘的毒性問(wèn)題，應(yīng)用范圍未能普及。

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

美國(guó)能源部指出，碲化鎘太陽(yáng)能模組只要經(jīng)過(guò)適當(dāng)回收程序處理，并不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生危害，其對(duì)環(huán)境的影響與鎘金屬完全不同。因此，CdTe太陽(yáng)能模組在正常使用下，對(duì)環(huán)境的助益甚至大過(guò)于對(duì)環(huán)境的威脅。

過(guò)去以生產(chǎn)傳統(tǒng)硅太陽(yáng)能面板為主的美商奇異(GE)，未來(lái)將使用和美國(guó)太陽(yáng)能業(yè)者First Solar相同的原料，轉(zhuǎn)進(jìn)薄膜太陽(yáng)能電池領(lǐng)域。

盡管碲化鎘技術(shù)的轉(zhuǎn)換效率低于晶硅太陽(yáng)能電池，然奇異表示，當(dāng)同時(shí)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(shù)擁有比其他薄膜太陽(yáng)能技術(shù)更佳的成本結(jié)構(gòu)，此為奇異選擇發(fā)展碲化鎘技術(shù)的主因。

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

碲化鎘薄膜太陽(yáng)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(duì)環(huán)境的影響等問(wèn)題是碲化鎘薄膜太陽(yáng)能電池發(fā)展中受到很多人關(guān)注的問(wèn)題。本文對(duì)此進(jìn)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(yáng)能電池組件的關(guān)鍵技術(shù)。

碲化鎘薄膜太陽(yáng)能電池的發(fā)展受到國(guó)內(nèi)外的關(guān)注，其小面積電池的轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)達(dá)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(dá)到11%。國(guó)內(nèi)四川大學(xué)制備出轉(zhuǎn)換效率為13.38%的小面積單元太陽(yáng)能電池，54cm2集成組件轉(zhuǎn)換效率達(dá)到7%，正在進(jìn)行0.1┫組件生產(chǎn)線的建設(shè)和大面積電池生產(chǎn)技術(shù)的研發(fā)。

成本估算

考慮電池的結(jié)構(gòu)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(yáng)能電池所消耗的材料的成本如下表所示

可見(jiàn)，碲化鎘和透明導(dǎo)電玻璃構(gòu)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(jìn)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(dá)到7%，材料成本還將進(jìn)一步降低。因此，材料成本達(dá)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(shè)備折舊等其他成本，碲化鎘薄膜太陽(yáng)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(xiāo)售價(jià)格為每峰瓦20~22元人民幣，約為晶體硅太陽(yáng)能電池現(xiàn)在價(jià)格的60%，也能保證制造商有相當(dāng)?shù)睦麧?rùn)空間。

由于碲化鎘薄膜太陽(yáng)能電池成本低，其發(fā)展對(duì)于解決我國(guó)西部地區(qū)分散居住人口的電力供應(yīng)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(yáng)能電池面臨的首要問(wèn)題就是地球上碲的儲(chǔ)藏量是否能滿(mǎn)足碲化鎘太陽(yáng)能電池組件的工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)及應(yīng)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(guān)報(bào)道，地球上有碲14.9萬(wàn)噸，其中中國(guó)有2.2萬(wàn)噸，美國(guó)有2.5萬(wàn)噸。

在美國(guó)碲化鎘薄膜太陽(yáng)能電池制造商First Solar年產(chǎn)量25MW的工廠中，300~340公斤碲化鎘即可以滿(mǎn)足1MW太陽(yáng)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(mǎn)足1MW碲。2100433B

碲化鎘太陽(yáng)能電池，亦稱(chēng)“碲化鎘太陽(yáng)電池”。以碲化鎘薄膜為主要功能層的薄膜太陽(yáng)能電池。主要由p型碲化鎘、n型鎘（硫化鎘）薄膜、透明電極、背電極、玻璃基底等組成。其光吸收率高，轉(zhuǎn)換效率高，性能穩(wěn)定，生產(chǎn)成本遠(yuǎn)低于其他材料的太陽(yáng)能電池，便于規(guī)模化生產(chǎn)，有望成為未來(lái)的主導(dǎo)新能源之一。

碲化鎘太陽(yáng)能電池，較單晶硅太陽(yáng)能電池有制作方便，成本低廉和重量較輕等優(yōu)點(diǎn)。碲化鎘薄膜太陽(yáng)能電池簡(jiǎn)稱(chēng)CdTe電池，它是一種以p型CdTe和n型CdS的異質(zhì)結(jié)為基礎(chǔ)的薄膜太陽(yáng)能電池。一般標(biāo)準(zhǔn)的碲化鎘薄膜太陽(yáng)能電池由五層結(jié)構(gòu)組成:背電極、背接觸層、CdTe吸收層、CdTe窗口層、TCO層。

碲化鎘薄膜太陽(yáng)能電池的生產(chǎn)成本大大低于晶體硅和其他材料的太陽(yáng)能電池技術(shù)，其次它和太陽(yáng)光譜很一致，可吸收95%以上的陽(yáng)光。在廣泛深入的應(yīng)用研究基礎(chǔ)上，國(guó)際上許多國(guó)家的CdTe電池已由實(shí)驗(yàn)室研究階段開(kāi)始走向規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。

此外，碲化鎘半導(dǎo)體可用于光譜分析、紅外電光調(diào)制器、紅外探測(cè)器、紅外透鏡和窗口、磷光體、常溫γ射線探測(cè)器、接近可見(jiàn)光區(qū)的發(fā)光器件等。

化學(xué)式CdTe，分子量240.00，有一定肝腎毒性。熔點(diǎn)1041℃，溫度更高即分解，相對(duì)密度6.2015。不溶于水、酸，但能與硝酸作用而分解。潮濕時(shí)易被空氣氧化。制法：由碲、鎘單質(zhì)混合熔化，在氫氣流中升華，或鎘的亞碲酸鹽或碲酸鹽在氫氣流中加熱還原，也可由碲化鈉與被醋酸酸化的醋酸鎘溶液作用，當(dāng)從溶液中沉淀出時(shí)呈褐紅色，干燥后幾乎變成黑色，還可用碲化氫作用于鎘蒸氣，形成碲化鎘單晶而得。以高純碲和鎘為原料，脫氧后合成碲化鎘，再用垂直定向結(jié)晶法或垂直區(qū)熔法生長(zhǎng)成單晶或多晶。