全球碲化镉薄膜电池工业开展深度分析
来源:http://www.net21st.com 责任编辑:利来国际w66 更新日期:2018-10-08 07:34

  全球碲化镉薄膜电池工业开展深度分析

  晶体硅和薄膜太阳能电池是现在甚至未来十年的两大首要技能阵营,晶体硅太阳能电池以高转化功率在曩昔和现在都主导着全球光伏商场。2011年以来,全球光伏工业在阅历高速开展后,带来的是产能严峻过剩,多晶硅价格暴降,大批晶硅太阳能电池企业破产、重组或裁人。在上述布景下,高效而廉价的碲化镉(CdTe)薄膜太阳能电池因其本身所固有的杰出材料功能和本身实践,而被越来越多的出资者所重视,有可能成为未来光伏电池的主流产品之一。

  一、碲化镉薄膜太阳能电池概略

  一般来说,根据光吸收层材料体系的不同,薄膜太阳能电池首要分为硅基薄膜太阳能电池(如,非晶硅、微晶硅及多晶硅薄膜电池等)、化合物薄膜太阳电池(如,碲化镉、铜铟镓硒及砷化镓薄膜电池等)、有机和染料敏化太阳能电池三类。其间,碲化镉薄膜电池是一种以P型碲化镉(CdTe)和N型硫化镉(CdS)的异质结为根底的太阳能电池[1]。碲化镉为Ⅱ-Ⅳ族化合物,是直接带隙半导体,光吸收强,其禁带宽度与地上太阳光谱有很好的匹配,最合适于光电能量变换,可吸收95%以上的太阳光,是一种杰出的太阳能电池材料[2]。在各类薄膜光伏电池中,硅基薄膜光伏电池的变换功率最低,且存在光致衰减的固有缺点,加之出产设备出资大,因此其本钱短时刻内难有显着下降;虽然铜铟镓硒(CIGS)薄膜电池的变换功率最高,可是其开展受困于出产本钱较高、工艺未标准化、铟和镓的蕴藏量有限等问题;而碲化镉(CdTe)薄膜光伏电池因为出产本钱低、功能安稳,变换功率也比硅基薄膜电池高,其规模化量产具有很高的性价比。因此,碲化镉薄膜电池得到了较快开展。详细来看,碲化镉薄膜电池首要有以下几方面长处。

  一是制作本钱低。与其他太阳能电池比较,碲化镉薄膜电池具有较低的制作本钱,这首要是由其电池结构、原材料及制作工艺等方面决议的。首要,碲化镉薄膜电池是在玻璃或是其它柔性衬底上顺次堆积多层薄膜而构成的光伏器材。与其他太阳能电池比较,碲化镉薄膜太阳能电池结构比较简略,一般来说,其电池由五层结构组成,即玻璃衬底、通明导电氧化层(TCO层)、硫化镉(CdS)窗口层、碲化镉(CdTe)吸收层、背触摸层和背电极(见图1)。碲化镉薄膜电池的简略结构大大缩短了出产时刻,使制作本钱显着下降。据美国FirstSolar公司数据显现,碲化镉薄膜太阳能电池组件(从玻璃衬底的安装到电池组件出货)的全流程出产时刻小于2.5小时。其次,碲化镉的吸收系数在可见光规模高达105/cm(高于硅材料100倍),太阳光中有99%的能量高于碲化镉禁带宽度的光子可在2mm(微米)厚的吸收层内被吸收,因此碲化镉薄膜太阳能电池理论上吸收层厚度在几个微米左右,原材料耗费很少,因此碲化镉电池制作本钱较低。最终,碲化镉归于简略的二元化合物体系,简单出产单相材料,制备办法简单施行,有用降低了制作本钱。现在已有10种以上的技能可制备变换功率10%以上的碲化镉小面积电池,其间已有5种技能用于工业化出产。特别是近距离提高(CSS)和气相输运堆积(VTD)技能,具有堆积速率高(3-10mm/min)、膜质好、晶粒大、原材料利用率高(>85%)等长处,特别合适大规模出产。

  图1碲化镉薄膜太阳能电池结构示意图

  材料来历:FirstSolar公司。