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碲化鎘薄膜太陽電池技術或成為光伏行業新生力量

鉅大LARGE  |  點擊量:1455次  |  2020年04月22日  

當今世界,氣候變化不容忽視,而人類對生存環境的保護意識也日益加深。作為負責任的大國,中國更是確立了quot能源消費革命、供給革命、技術革命、體制革命quot和加強國際合作的quot四個革命、一個合作quot能源發展國策。


早在上世紀50年代初,RCA實驗室制備出第一塊轉換效率為2.1%的碲化鎘(CdTe)薄膜太陽能電池,證明了碲化鎘是一種可以用于發展光伏發電技術的材料。研究發現,碲化鎘及碲化鎘薄膜太陽電池技術具備以下特點:第一、碲化鎘具備與地面太陽能光譜匹配的禁帶寬度(~1.45ev)和高于硅材料100倍的吸收系數(gt105cm)等材料特性,適合制備高效薄膜太陽電池;實驗室小面積電池轉換效率已達到22.1%(超過多晶硅電池),0.72㎡碲化鎘薄膜組件的效率也已達到18.6%。第二、碲化鎘與硅材料相比具有溫度系數低(-0.21%/K)和弱光效應好等特性;經過大量實踐證明,碲化鎘薄膜組件的發電能力高于多晶硅組件5-10%。第三、碲化鎘屬于簡單的二元化合物系統,很容易生成單相材料。研究發現,CSS(近距離升華)和VTD(氣相輸運沉積)這兩種技術,具備沉積速率高(3-10mum/min)、膜質好、晶粒大、原材料利用率高(gt85%)等優點,特別適合大規模生產。第四、碲化鎘薄膜組件的生產成本極具競爭力(美國第一太陽能的生產成本約為0.34美元/W);同時,碲化鎘薄膜組件的生產成本降低潛力巨大:美國第一太陽能大面積組件產品S6(組件面積2.16㎡)實現滿產后成本可降至0.25-0.28美元/W;第五、碲化鎘薄膜組件大規模的應用已得到驗證,全世界在建的和已完成的10個大型光伏電站,有6個采用的是用碲化鎘薄膜組件。第六、大量研究表明碲化鎘薄膜組件是環境友好的產品;碲化鎘不同于元素鎘,是穩定的化合物,可以被安全使用;碲化鎘薄膜組件中碲化鎘用量很小,1MWCdTe組件僅需約150KG的碲化鎘;碲化鎘薄膜組件中碲化鎘會被密封在兩塊玻璃之間,常溫下不會有鎘的釋放;即使在高達1100℃高溫下,根據BNL的試驗證明大于99.96%的碲化鎘都被熔化的兩塊玻璃所封住而沒有泄露;與其他幾種太陽電池以及各類化石能源相比較,碲化鎘太陽電池組件在全生命周期中的鎘釋放量是最低的。因此2012年,歐盟RoHS取消了對碲化鎘薄膜太陽能組件的限制。


由于歷史原因,中國光伏行業長期以產業化技術相對成熟的晶硅太陽能電池為主;而在需要大量自主創新投入的薄膜太陽能電池技術,特別是碲化鎘薄膜太陽能電池技術上,產業化發展速度相對緩慢。我們堅信這個戰略型新興產業在中國得到健康的發展。而quot中國創造quot就必須要具備四個要素:一、中國的產業化核心技術,二、中國的研發和管理團隊,三、中國的生產設備和原材料,四、中國的生產基地,缺一不可。下一個目標為進一步擴大產業化優勢,實現quot差異化操作、跨界發展quot這一理念:即充分利用碲化鎘薄膜太陽電池的獨特優勢,依托quot建筑為主、農業為主quot的發展方針,以高度定制化為抓手,深度挖掘碲化鎘薄膜太陽電池技術在包括建筑光伏一體化、農業光伏一體等新型應用市場的發展潛力,建立市場競爭優勢。同時,引入有實力、相信光伏行業發展前途的國有企業,共同建設quot兩翼quot:組件生產基地和開發、運行下游各類光伏發電應用。最終,通過quot一帶一路quot將我們中國人自己的碲化鎘薄膜太陽能電池產業化技術輸往全球各地,為人類的綠色可持續發展做出更大的貢獻。


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