碲化镉薄膜太阳能电池

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1、碲化鎘薄膜太陽能電池1outline现状成本估算碲資源環境影響關鍵技術前景展望21现状碲化鎘薄膜太陽能電池的發展受到國內外的關注，其小面積電池的轉換效率已經達到了16.5%，商業組件的轉換效率約9%，組件的最高轉換效率達到11%。國內四川大學製備出轉換效率為13.38%的小面積單元太陽能電池，54cm2集成組件轉換效率達到7％，正在進行0.1m2組件生產線的建設和大面積電池生產技術的研發。32成本估算1MW碲化鎘薄膜太陽能電池所消耗的材料的成本注：成本计算依据①慮電池的結構為玻璃/SnO2：F/CdS/

2、CdTe/ZnTe/ZnTe：Cu/Ni②碲化鎘薄膜的厚度為5微米③轉換效率為7%，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%。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。43碲資源★碲是地球上的稀有元素，發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

3、的工業化規模生產及應用。工業上，碲主要是從電解銅或冶煉鋅的廢料中回收得到。據相關報導，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製造商FirstSolar年產量25MW的工廠中，300~340公斤碲化鎘即可以滿足1MW太陽能電池的生產需要。考慮到碲的密度為6.25g/cm3，鎘的密度為8.64g/cm3，則130~140公斤碲即可以滿足1MW碲化鎘薄膜太陽能電池的生產需要。★由以上數據可以知道，按現已探明儲量，地球上的碲資源可以供100個年生產能力為10

4、0MW的生產線用100年。54環境影響-鎘排放量圖1太陽能電池組件與其他能源的鎘排放量的比較圖太陽能電池的排放量均小於1g/GWh，其中又以碲化鎘的鎘排放量最低，為0.3g/GWh。64環境影響-重金屬排放量圖2矽太陽能電池和碲化鎘太陽能電池的重金屬排放量的比較圖碲化鎘太陽能電池的砷、鉻、鉛、汞、鎳等其他重金屬的排放量也比矽太陽能電池的低75關鍵技術-結構&工藝圖3碲化鎘薄膜太陽能電池組件集成結構示意圖圖4碲化鎘薄膜太陽能電池組件製備工藝流程圖硫化鎘、碲化鎘、複合背接觸層等三層薄膜的沉積和後處理是獲得高

5、效率的技術關鍵工藝85關鍵技術-激光刻劃圖5CdTe薄膜激光刻劃刻痕形貌圖5是分別用1064nm激光和532nm的激光刻劃CdS/CdTe薄膜後，用探針式表面輪廓分析儀測量的刻痕形貌。1064nm激光刻劃的刻槽邊緣有高達4微米的“脊狀峰”，這不利於後續沉積的背電極接觸層及金屬背電極與透明導電薄膜之間形成連續的具有良好歐姆特性的連接。95關鍵技術-表面腐蝕技術★使用磷酸-硝酸混合溶液可以獲得較好的腐蝕效果，典型溶液的體積濃度為（硝酸：磷酸：水）0.5：70：29.5，室溫下腐蝕時間為1分鐘。降低硝酸濃度和

6、溫度可以進一步延長腐蝕。磷硝酸溶液沿晶界的擇優腐蝕較為嚴重，容易在沉積背電極後形成局部的短路漏電通道。使用硝酸-冰乙酸溶液可以進一步減輕晶體擇優腐蝕程度，獲得更好的膜面腐蝕效果。圖6不同溫度下使用硝酸-冰乙酸腐蝕後碲化鎘的XRD譜圖106前景展望碲化鎘薄膜太陽能電池正日益受到國內外的關注。全球最大的碲化鎘太陽能電池製造商——美國FirstSolar公司正加速擴大產能，該公司正在德國建設年產量100MW的工廠，該工廠得到歐盟4000萬歐元的投資。同時，FirstSolar還計劃在美國本土和亞洲分別建設一個

7、100MW的工廠。鑑於碲化鎘薄膜太陽能電池的發展前景，日本計劃再啟動碲化鎘薄膜太陽能電池的工業化生產技術研究，意大利和德國也在進行類似的工作。國內四川大學的碲化鎘薄膜太陽能電池工業化生產技術研究進展順利，將推動我國碲化鎘薄膜太陽能電池的規模生產。11