碲化镉太阳能
碲化镉太阳能(CdTe)是1种由镉与碲合成的结晶物质,是太阳能电池理想的半导体材料。
除在太阳能的应用外,碲化镉也可与汞形成HgCdTe合金,可应用在红外线侦测器的感光材料,但也因碲化镉的毒性问题,应用范围未能普及。
如同其他镉化合物般,碲化镉被认为是有毒物质,但只要不经口服或呼吸方式进入人体,碲化镉对人体的危害有限。
美国能源部指出,碲化镉太阳能模组只要经过适当回收程序处理,并不会对环境产生危害,其对环境的影响与镉金属完全不同。因此,CdTe太阳能模组在正常使用下,对环境的助益甚至大过于对环境的威胁。
过去以生产传统硅太阳能面板为主的美商奇异(GE),未来将使用和美国太阳能业者First Solar相同的原料,转进薄膜太阳能电池领域。
尽管碲化镉技术的转换效率低于晶硅太阳能电池,然奇异表示,当同时考量转换效率、氧造成本及原物料成本等因素后,碲化镉技术拥有比其他薄膜太阳能技术更佳的成本结构,此为奇异选择发展碲化镉技术的主因。

碲化镉薄膜太阳能电池的结构
碲化镉薄膜太阳能电池是在玻璃或是其它柔性衬底上依次沉积多层薄膜而构成的光伏器件。一般标准的碲化镉薄膜太阳能电池由五层结构组成:
玻璃衬底
主要对电池起支架、防止污染和入射太阳光的作用。
TCO层
即透明导电氧化层。主要起的是透光和导电的作用。
CdS窗口层
n型半导体,与p型CdTe组成p-n结。
CdTe吸收层
它是电池的主体吸光层,与n型的CdS窗口层形成的p-n结是整个电池最核心的部分。
背接触层和背电极
为了降低CdTe和金属电极的接触势垒,引出电流,使金属电极与CdTe形成欧姆接触。

碲化镉的应用前景分析
目前,大规模使用CdTe光伏技术的另一大障碍和镉的毒性有关。根据美国布鲁克文国家实验室的科学家们对晶体硅太阳能电池、碲化镉太阳能电池与煤、石油、天然气等常规能源和核能的单位发电量的重金属排放量的研究结果,发现石油的镉排放量是高的,达到44.3克/百万千瓦小时,煤次之,为3.7克/百万千瓦小时,而太阳能电池的排放量均小于1克/百万千瓦小时,其中又以碲化镉的镉排放量低,为0.3克/百万千瓦小时,与天然气相同。硅太阳能电池的镉排放量大约是碲化镉太阳能电池的两倍。First Solar提出了一种产品回收机制,即当First Solar每卖出一套产品,就提取一定比例的收入作为回收基金,由独立的第三方机构所管理,当产品达到使用寿命年限之后,由独立运作基金成立的回收公司会将产品回收。因为是独立运作,且不会因为First Solar营运状况的好坏而受到影响,可保证产品全部回收,不会在产品超过使用寿命年限后被任意丢弃。同时,废品经精炼后将稀有材料再利用,可部分解决一些稀有材料如碲元素的料源问题。此机制已经被德国、美国等主要太阳光电应用国家所接纳,因此First Solar产品可以顺利在这些国家进行销售。这也为碲化镉生产企业如何消除外界的环保疑虑提供了一个值得借鉴的成功案例。
