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綠色低碳是我國“十四五”期間重要發(fā)展目標，而光伏發(fā)電則是實現(xiàn)這一目標的主力軍。在光伏行業(yè)快速發(fā)展的過程中，除了晶體硅電池備受關注之外，以碲化鎘為吸收層的薄膜電池同樣受到業(yè)界聚焦。

圖片來源：網(wǎng)絡

碲化鎘（CdTe）是一種重要的Ⅱ-Ⅵ族化合物半導體材料，形狀呈黑色晶體顆?；蚍勰?，熔點達1092℃，相對分子量240，晶體結構為閃鋅礦型，具有直接躍遷型能帶結構。其晶格常數(shù)為0.6481nm，禁帶寬度為1.45eV，室溫電子遷移率為1050 c㎡/(Vs)，室溫空穴遷移率為80 c㎡/(Vs)。碲化鎘化學鍵的鍵能高達5.7eV，是鎘元素在自然界中最穩(wěn)定的化合態(tài)之一。因此，碲化鎘在常溫下化學性質穩(wěn)定，且不溶于水、弱酸，在工業(yè)生產和使用過程中比較安全。

值得一提的是，碲化鎘太陽電池的光譜響應與地面太陽光譜分布非常匹配，實際發(fā)電能力強。

圖片來源：網(wǎng)絡

碲化鎘性能穩(wěn)定，光能吸收系數(shù)高，通過摻入不同雜質能獲取N型或P型半導體材料，可用于核輻射探測器（醫(yī)學用）、紅外電光調制器、紅外探測器、紅外透鏡和窗口等器件制造。在光伏領域，碲化鎘被視為制備大尺寸太陽能薄膜電池的關鍵原材料。僅僅2μm（微米）厚度的碲化鎘薄膜，在標準AM1.5條件下光學吸收率超過90%，最高理論轉換效率高達33%，因此太陽能成為碲化鎘最大的應用領域。通常情況下，光伏行業(yè)需要用到5N純度的碲化鎘。

與其它太陽能電池相比，碲化鎘薄膜太陽能電池結構比較簡單；一般而言，傳統(tǒng)結構由五層組成，即玻璃襯底、透明導電氧化層（TCO層）、硫化鎘（CdS）窗口層、碲化鎘（CdTe）吸收層、背接觸層和背電極，如下圖所示。

▲ 碲化鎘薄膜太陽能電池的傳統(tǒng)結構  圖片來源：網(wǎng)絡

光伏組件是光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心組成部分，薄膜電池現(xiàn)已發(fā)展出包括碲化鎘（CdTe）、銅銦鎵硒（CIGS）、砷化鎵（GaAs）、非晶硅薄膜、有機薄膜、鈣鈦礦等多種技術路線，碲化鎘是目前為止市占率最高的薄膜組件類型，在薄膜組件中占比超過95%。

龍焱碲化鎘薄膜太陽電池技術相較于其它太陽能電池技術有著非常明顯的特性優(yōu)勢，總結下來主要有以下10大優(yōu)勢：

1、碲化鎘產業(yè)鏈非常短：晶硅產業(yè)鏈從上游的多晶硅料，到中游的硅片和電池片，再到下游的光伏組件，每個環(huán)節(jié)都需要非常多的生產設備、配備設施以及資金投入。與晶硅產業(yè)鏈相比，碲化鎘的產業(yè)鏈則要短很多。僅300米長的碲化鎘光伏組件全自動生產線，就可以實現(xiàn)從原材料光伏玻璃的磨邊清洗，到化合物半導體薄膜的制備，再到最后光伏組件成品封裝測試的完整生產流程；

2、碲化鎘組件的碳足跡非常低：晶硅PERC組件現(xiàn)在的碳足跡數(shù)值為600g CO?eq/W左右，龍焱碲化鎘薄膜光伏組件通過中國國檢的評估認證，碳足跡僅有366g CO?eq/W。主要是因為碲化鎘薄膜電池僅有幾微米，可大幅節(jié)省原料；產業(yè)鏈非常短，可大幅降低能耗；組件封裝工藝簡便，進一步幅降低生產能耗等原因（以中國年平均有效光照小時數(shù)1200小時計算，1瓦碲化鎘光伏組件一年可發(fā)電1.2kWh，相當于一年可節(jié)約1196.4g二氧化碳，這意味著碲化鎘光伏組件只需要工作4個月不到的時間，就能把從資源開發(fā)、原輔料生產及運輸、能源生產、產品生產至產品出廠全過程中產生的二氧化碳全部抵消掉，余下20多年時間都是產生的綠色清潔零碳電力）；

3、碲化鎘的禁帶寬度為1.45eV，是與地面太陽能光譜最匹配的太陽電池吸收層材料；

4、碲化鎘是直接帶隙材料，吸收系數(shù)> 105/cm，吸收系數(shù)高，是硅材料的100倍。

5、溫度系數(shù)低：碲化鎘禁帶寬度高于晶硅，溫度系數(shù)約為晶硅的一半，夏季組件的溫度可超過65℃，由于溫度升高造成的功率損失碲化鎘組件要比晶硅組件少10%左右；

6、熱斑效應小：碲化鎘薄膜組件是長條子電池設計，減少了熱斑效應，在提高發(fā)電能力的同時，改善了產品壽命和安全性；

7、色彩均勻，美觀大方：大面積碲化鎘光伏組件色彩均勻，美觀，整體感強，特別適合于對美觀要求較高的建筑；

8、色彩均勻，美觀大方：大面積碲化鎘光伏組件色彩均勻，美觀，整體感強，特別適合于對美觀要求較高的建筑；

9、發(fā)電效率高：碲化鎘電池理論極限轉化效率32％-33%;目前小面積電池光電轉換效率世界記錄為22.1%, 組件效率19%,未來還有非常大的提升空間;

10、定制化程度高：龍焱特有的生產工藝技術，可以根據(jù)不同需求靈活定制碲化鎘光伏發(fā)電建材產品的顏色、圖案、形狀、尺寸、透光度等，逐步實現(xiàn)在建筑應用中用光伏發(fā)電建材替代傳統(tǒng)建材的宏偉目標。

▲ 龍焱部分碲化鎘薄膜光伏建材產品

隨著國內建筑節(jié)能的政策體系逐步完善，政府對建筑節(jié)能的重視程度明顯提升。若要實現(xiàn)雙碳目標，離不開光伏建筑一體化（BIPV）這個重要路徑。2020年，我國住建部等7部委發(fā)布綠色建筑相關行動方案，方案以2022年新建綠色建筑占比70%為目標，要求引導政府投資工程率先采用綠色建材。通過碲化鎘薄膜電池技術制備的碲化鎘發(fā)電玻璃建材，正是新一代綠色建筑材料。

相比于晶硅組件，碲化鎘薄膜組件具有吸收系數(shù)高、熱斑效應小、弱光效應好、美觀度高、可定制性強等特點，可以靈活應用用于建筑屋頂、幕墻等多種建筑結構上，并最大限度利用建筑的表面增加有效發(fā)電面積，滿足多角度建筑發(fā)電需求，最終從源頭上減少建筑碳排放。在利好政策推動下，未來碲化鎘薄膜光伏組件的需求還將進一步擴大。

▲龍焱碲化鎘薄膜光伏產品在BIPV項目和光伏電站中的應用

碲化鎘薄膜電池技術產業(yè)化并不是一件單純的技術工作，而是一項綜合性很強的系統(tǒng)工程，龍焱能源于2008年由國際光伏專家吳選之教授等人創(chuàng)建，承擔了國家高技術研究發(fā)展計劃（863計劃）先進能源領域課題，成功打破國外技術壟斷，率先在2011年在中國實現(xiàn)了完全自主研發(fā)碲化鎘薄膜太陽能技術產業(yè)化，電池效率達到國內外卓越水平。

經(jīng)過15年的發(fā)展，龍焱能源除了碲化鎘標準光伏組件廣泛應用于光伏電站項目中，研發(fā)生產的各類碲化鎘光電建材更是受到建筑行業(yè)的青睞，產品已成功應用于世園會中國館、雄安新區(qū)商務中心、大同能源館、嘉興火車站、鄂州順豐花湖機場、北京冬奧會噴泉廣場水下光伏、中國建研院光電示范建筑等國內外百余個標志性光電建筑項目中。