CdTe薄膜太阳电池较其他的薄膜电池容易制造,因而它向商品化进展最快。已由实验室研究阶段走向规模化工业生产。下一步的研发重点,是进一步降低成本、提高效率并改进与完善生产工艺。CdTe太阳能电池在具备许多有利于竞争的因素下,但在2002年其全球市占率仅0.42﹪,目前CdTe电池商业化产品效率已超过10﹪,究其无法耀升为市场主流的原因,大至有下列几点:一、模块与基材材料成本太高,整体CdTe太阳能电池材料占总成本的53﹪,其中半导体材料只占约5.5﹪。二、碲天然运藏量有限,其总量势必无法应付大量而全盘的倚赖此种光电池发电之需。三、镉的毒性,使人们无法放心的接受此种光电池。
碲化镉薄膜太阳能电池
碲化镉薄膜太阳能电池简称CdTe电池,它是一种以p型CdTe和n型Cd的异质结为基础的薄膜太阳能电池。
碲化镉薄膜太阳能电池是由RCA实验室在CdTe单晶上镀上In的合金制得的,其光电转换效率为2.1%。1982年,Kodak实验室用化学沉积法在P型的CdTe上制备一层超薄的CdS,制备了效率超过10%的异质结p-CdTe/n-CdS薄膜太阳能电池。这是现阶段碲化镉薄膜太阳能电池的原型。20世纪90年代初,碲化镉薄膜太阳能电池已实现了规模化生产,但市场发展缓慢,市场份额一直徘徊在1%左右。目前碲化镉薄膜太阳能电池在实验室中获得的光电转换效率已达到17.3%[1] 。其商用模块的转换效率也达到了10%左右。我国CdTe薄膜电池的研究工作开始于上世纪80年代初。内蒙古大学采用蒸发技术、北京太阳能研究所采用电沉积技术(ED)研究和制备碲化镉薄膜太阳能电池,后者研制的电池转换效率达到了5.8%。80年代中期至90年代中期,研究工作处于停顿状态。
碲资源
碲是地球上的稀有元素,发展碲化镉薄膜太阳能电池面临的首要问题就是地球上碲的储藏量是否能满足碲化镉太阳能电池组件的工业化规模生产及应用。工业上,碲主要是从电解铜或冶炼锌的废料中回收得到。据相关报道,地球上有碲14.9万吨,其中中国有2.2万吨,美国有2.5万吨。
在美国碲化镉薄膜太阳能电池制造商First Solar年产量25MW的工厂中,300~340公斤碲化镉即可以满足1MW太阳能电池的生产需要。考虑到碲的密度为6.25g/cm3,镉的密度为8.64g/cm3,则130~140公斤碲即可以满足1MW碲。