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全球碲化镉薄膜太阳能电池产业发展深度剖析

2013-11-05 13:46来源:工业和信息化部电子科学技术情报研究所关键词:碲化镉薄膜太阳能电池薄膜电池转换效率晶体硅电池收藏点赞

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一是碲化镉(CdTe)本身的局限性。首先,是因为CdTe本身具有很强的自补偿效应,很难像硅等半导体一样通过掺入杂质元素,电控电学性能。其次,CdTe载流子浓度低,薄膜电阻率大,因而影响电池的电流输出。最后,CdTe的功率函数高达5.5eV,与寻常背电极金属材料难以形成欧姆接触。

二是关键原料碲(Te)的供应不足。从原材料的稀缺性角度考虑,碲(Te)的天然蕴藏量有限将会制约碲化镉薄膜太阳能电池的长期发展。碲(Te)是一种银白色稀有类金属元素,主要伴生于铜、铅锌等金属矿产中,广泛应用于冶金、电子、化学、玻璃等产业领域。工业上,碲主要是从电解铜或冶炼锌的废料中回收得到。目前,国内外对全球碲的地质储量莫衷一是。据美国地质调查局(USGS)数据显示,全球碲的储量仅为2.4万吨左右,主要分布在美国、秘鲁、加拿大等国家和地区。而我国国内相关报道认为,全球碲的地质储量为14.9万吨,我国碲储量约为2.2万吨,居全球第三位,主要集中于广东、江西、甘肃等省。我们姑且认为,全球碲的储量在2.4万吨和14.9万吨之间。

如果按照制造1MW薄膜太阳能电池组件约需130-140公斤碲来测算的话,那么根据碲的上述探明储量范围(2.4-14.9万吨),地球上的碲资源可以供100个年生产能力为100MW的生产线用17年到115年之间。因此,乐观看来,全球碲资源储量是可以满足生产需求的。但如果从经济层面考虑,碲原料价格的不断上涨却成为碲化镉电池产业发展的一大桎梏。2000年,当全球碲化镉薄膜太阳能电池还没有大规模生产时,碲原料价格每公斤仅为34.4美元,全球产量为110吨。但随着碲化镉薄膜电池产业的快速发展,碲原料的价格不断攀升,2011年全球碲原料平均市场价格为每公斤349.0美元。12年间,全球碲原料价格上涨了十多倍(见图6)。当前全球只有美国FirstSolar量产碲化镉电池,年产量约为1900MW。但是,如果今后有的新的厂家大量涌现,全球碲化镉电池的产能不断扩大,那么这种稀缺性原材料碲的市场价格必然会疯狂上涨,继而导致碲化镉薄膜电池的生产成本不断增加,电池的经济性也将不断降低。

图6 2000-2012年全球碲原料平均市场价格(美元/公斤)

注:由于2012年全球光伏市场的持续低迷,碲化镉化合物太阳能电池和化合物半导体领域对碲的需求下降,碲的价格出现大幅下跌。

资料来源:美国地质调查局(USGS)“HistoricalStatisticsforMineralandMaterialCommoditiesintheUnitedStates”。

投稿与新闻线索:陈女士 微信/手机:13693626116 邮箱:chenchen#bjxmail.com(请将#改成@)

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