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中国国情环境下CdTe光伏的全周期镉排放分析

—— 发布时间:2017-05-24 ——

20161112-13日,由中国可再生能源学会光伏专委会主办的光伏微讲堂第八期,暨第二届碲化镉太阳能电池技术国际技术研讨会在北京成功召开。来自中科院电工所、美国科罗拉多州立大学、美国可再生国家能源实验室(NREL)的行业专家结合国内外碲化镉薄膜太阳电池的技术发展趋势进行了热烈的研讨,引发了行业对碲化镉太阳电池技术领域的热切关注。

会上指出,碲化镉太阳电池效率近几年持续攀升。美国First Solar公司的CdTe电池小面积效率已达到22.1%,产线组件平均效率稳定在16.9%。而国内小面积电池效率达到16.7%,产线平均效率接近13%。然而长期以来,正是由于毒性问题导致光伏市场对碲化镉电池的接纳度不高。本期微讲堂的“堂主”:中科院电工所的刘向鑫研究员,于2013年发表在《科学通报》的《中国国情环境下CdTe光伏的全周期镉排放分析》一文就对这一问题进行了详细分析,详见下文。

(注:未做标注的均出自:中国国情环境下CdTe光伏的全周期镉排放分析刘向鑫,杨兴文,《科学通报》,201358卷第19, 1833~1844.

一、CdTe的物理性质

CdTe化合物的熔点到达1098 °C,远高于单质Cd321 °C和单质Te449.5°C。常温下的蒸气压基本为零,温度高于400°C时发生升华。CdTe的升华和蒸发以CdTe <=> Cd+1/2Te2的全等气化反应平衡方程形式进行。CdTe是一种不溶于水的固体,但是遇酸可分解。与单质镉和碲以及其它镉的化合物相比,CdTe更稳定,呈现相对的离子性。[《太阳电池基础与应用》,第二版,第七章“碲化镉薄膜太阳电池”. 北京:科学出版社. 429-4902014.]

在常温常压下, Cd1-xTex体系只以固态CdTeCd:Te = 1:1)和多余的单质存在,没有其他化学计量配比的化合物。CdTe的热稳定性高,其气化过程为全等气化,除了CdTe2无新的的反应物生成。而单质CdTe相对化合物具有更高的蒸汽压,这些特性使得在生产CdTe的反应中,任何多余的单质都更容易在加热时先气化;而且从固态化合物生成气体后再凝聚获得单一的CdTe也变得很方便。因此有许多种方法可以用于制备理想化学计量配比的CdTe薄膜,生产工艺窗口很宽,天然适合大规模工业生产。[《太阳电池基础与应用》,第二版,第七章“碲化镉薄膜太阳电池”. 北京:科学出版社. 429-490,2014.]


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