碲化镉薄膜太阳电池组件的制造技术.pdfVIP

研发聚焦 中国科技成果\2007年\第08期\编辑\章廉\E-mail:zhl@ 32 碲化镉薄膜太阳电池组件 的制造技术1 文/冯良桓 蔡 伟 黎 兵 蔡亚平 李 卫 武莉莉 张静全 雷 智 郑家贵 四川大学 材料科学与工程学院 四川 成都 610064 摘 要 本文简要叙述了近年国外碲化镉薄膜太阳电 1 国外碲化镉薄膜太阳电池产业的发展状况 池产业的发展状况 介绍了我们在国家863计划的支持下 在 碲化镉薄膜太阳电池的产业化有个令人担忧的问题 镉 建设碲化镉薄膜太阳电池中试生产线和开发大面积组件的制 对环境的影响 早在1995年前后,美国和德国联合研究了碲 造技术方面所取得的进展 化镉太阳电池在生产和使用过程中对人体和环境的危害 并 关键词 碲化镉薄膜太阳电池 中试生产线 大面积集 得出如下结论 成组件 1 碲化镉不溶于水 是稳定的化合物 高于500时 才会分解 不会通过皮肤和呼吸道进入人体 碲化镉薄膜太阳电池被认为是第二代太阳电池 目前正 2生产线上的一些工作台面有镉的沉积物 但没有发 进入产业化阶段 现操作人员的血和尿超标 碲化镉是直接能隙半导体 能隙宽度为1.44eV与太 3 失效的和破碎的碲化镉太阳电池不能当成普通垃 阳光的匹配好 因此 碲化镉太阳电池的理论转换效率高 圾 必须回收 因此 美国和德国一直在生产和使用碲化镉 碲化镉薄膜通常是多晶态 结构和性质都很稳定 由此制成 薄膜太阳电池 的太阳电池的性能不会因使用而发生衰降 制造碲化镉薄膜 近几年 美国布鲁克文国家实验室的 Fthenakis博士 太阳电池的技术路线有多种 其中 近空间升华法获得的转 等人研究了几种太阳电池和常规能源在生产和使用周期中镉 [1] [2] 换效率最高 达16.5%而且 薄膜的沉积速率也很高 在 的排放 他们的研究报告结论基于美国 1微米/分以上 控制近空间升华过程的主要因素是温度和 生产 组件使用现场的系统测试 以及对其他太阳电池 能 气压 这使大面积制造的技术和设备都相对简单 碲化镉薄 源生产企业的工艺 相关产品的使用环境研究分析 膜太阳电池半导体层的总厚度约6微米 材料消耗少 目前 通过研究我们看到 石油的镉排放量最高 为44.3克/ 每峰瓦的材料成本约5 6元人民币 由此看来 碲化镉薄膜 GWh煤次之 为3.7克/GWh在太阳电池中 碲化镉薄 太阳电池的确是一种成本低 长寿命 易于大规模生产的新 膜太阳电池的镉排放量最低 为0.3克/GWh硅太阳电池 型太阳电池 的镉排放量大约是碲化镉薄膜太阳电池的二倍 我国在 九五 期间开始资助碲化镉薄膜太阳电池的研 此外 碲化镉薄膜太阳电池组件使用中遭受火灾而损毁 究 在 十五 863计划中又给予了强有力的支持 在不到 时 是否会有镉的污染 美德两国将双玻璃封装的组件进行 10年的时间里 从建设实验室研制平方厘米级小面积器件起 了试验 试验温度高达1100结果表明 高温下玻璃变软 步 到现在建立了年产300千瓦1000平方厘米级组件的中试 以至于熔化 但半导体薄膜被包封在软化了的玻璃中 镉流 生产线 失量不到组件所含镉总量的0.04% 发展的速度是很快的 但是 相对于我国迫切的大 可见 火灾这样的意外 规模需求 要进一步开发更大面积组件的制造技术 建立年 事故造成的环境污染也是很小的 产几兆瓦的生产线