當今世界,氣候變化不容忽視,而人類對生存環(huán)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"能源消費革命、供給革命、技術革命、體制革命"和加強國際合作的"四個革命、一個合作"能源發(fā)展國策。
早在上世紀50年代初,RCA實驗室制備出第一塊轉(zhuǎn)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(fā)展光伏發(fā)電技術的材料。研究發(fā)現(xiàn),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(shù)(>105cm)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(zhuǎn)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(shù)低(-0.21%/K)和弱光效應好等特性;經(jīng)過大量實踐證明,碲化鎘薄膜組件的發(fā)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(tǒng),很容易生成單相材料。研究發(fā)現(xiàn),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(3-10μm/min)、膜質(zhì)好、晶粒大、原材料利用率高(>85%)等優(yōu)點,特別適合大規(guī)模生產(chǎn)。第四、碲化鎘薄膜組件的生產(chǎn)成本極具競爭力(美國第一太陽能的生產(chǎn)成本約為0.34美元/W);同時,碲化鎘薄膜組件的生產(chǎn)成本降低潛力巨大:美國第一太陽能大面積組件產(chǎn)品S6(組件面積2.16㎡)實現(xiàn)滿產(chǎn)后成本可降至0.25-0.28美元/W;第五、碲化鎘薄膜組件大規(guī)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(huán)境友好的產(chǎn)品;碲化鎘不同于元素鎘,是穩(wěn)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(jù)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(yè)長期以產(chǎn)業(yè)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(chuàng)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(chǎn)業(yè)化發(fā)展速度相對緩慢。我們堅信這個戰(zhàn)略型新興產(chǎn)業(yè)在中國得到健康的發(fā)展。而"中國創(chuàng)造"就必須要具備四個要素:一、中國的產(chǎn)業(yè)化核心技術,二、中國的研發(fā)和管理團隊,三、中國的生產(chǎn)設備和原材料,四、中國的生產(chǎn)基地,缺一不可。下一個目標為進一步擴大產(chǎn)業(yè)化優(yōu)勢,實現(xiàn)"差異化操作、跨界發(fā)展"這一理念:即充分利用碲化鎘薄膜太陽電池的獨特優(yōu)勢,依托"建筑為主、農(nóng)業(yè)為主"的發(fā)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(nóng)業(yè)光伏一體等新型應用市場的發(fā)展?jié)摿?,建立市場競爭?yōu)勢。同時,引入有實力、相信光伏行業(yè)發(fā)展前途的國有企業(yè),共同建設"兩翼":組件生產(chǎn)基地和開發(fā)、運行下游各類光伏發(fā)電應用。最終,通過"一帶一路"將我們中國人自己的碲化鎘薄膜太陽能電池產(chǎn)業(yè)化技術輸往全球各地,為人類的綠色可持續(xù)發(fā)展做出更大的貢獻。
早在上世紀50年代初,RCA實驗室制備出第一塊轉(zhuǎn)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(fā)展光伏發(fā)電技術的材料。研究發(fā)現(xiàn),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(shù)(>105cm)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(zhuǎn)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(shù)低(-0.21%/K)和弱光效應好等特性;經(jīng)過大量實踐證明,碲化鎘薄膜組件的發(fā)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(tǒng),很容易生成單相材料。研究發(fā)現(xiàn),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(3-10μm/min)、膜質(zhì)好、晶粒大、原材料利用率高(>85%)等優(yōu)點,特別適合大規(guī)模生產(chǎn)。第四、碲化鎘薄膜組件的生產(chǎn)成本極具競爭力(美國第一太陽能的生產(chǎn)成本約為0.34美元/W);同時,碲化鎘薄膜組件的生產(chǎn)成本降低潛力巨大:美國第一太陽能大面積組件產(chǎn)品S6(組件面積2.16㎡)實現(xiàn)滿產(chǎn)后成本可降至0.25-0.28美元/W;第五、碲化鎘薄膜組件大規(guī)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(huán)境友好的產(chǎn)品;碲化鎘不同于元素鎘,是穩(wěn)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(jù)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(yè)長期以產(chǎn)業(yè)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(chuàng)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(chǎn)業(yè)化發(fā)展速度相對緩慢。我們堅信這個戰(zhàn)略型新興產(chǎn)業(yè)在中國得到健康的發(fā)展。而"中國創(chuàng)造"就必須要具備四個要素:一、中國的產(chǎn)業(yè)化核心技術,二、中國的研發(fā)和管理團隊,三、中國的生產(chǎn)設備和原材料,四、中國的生產(chǎn)基地,缺一不可。下一個目標為進一步擴大產(chǎn)業(yè)化優(yōu)勢,實現(xiàn)"差異化操作、跨界發(fā)展"這一理念:即充分利用碲化鎘薄膜太陽電池的獨特優(yōu)勢,依托"建筑為主、農(nóng)業(yè)為主"的發(fā)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(nóng)業(yè)光伏一體等新型應用市場的發(fā)展?jié)摿?,建立市場競爭?yōu)勢。同時,引入有實力、相信光伏行業(yè)發(fā)展前途的國有企業(yè),共同建設"兩翼":組件生產(chǎn)基地和開發(fā)、運行下游各類光伏發(fā)電應用。最終,通過"一帶一路"將我們中國人自己的碲化鎘薄膜太陽能電池產(chǎn)業(yè)化技術輸往全球各地,為人類的綠色可持續(xù)發(fā)展做出更大的貢獻。