翻身做主人?曾在风口浪尖沉溺的碲化镉或成新宠!

来源:光伏测试网发布时间:2017-11-09 09:50:44

索比光伏网讯:碲化镉(CdTe)薄膜太阳能电池组件曾经因镉的毒性问题备受争议,美国薄膜电池制造商First Solar在2017中国光伏学术大会的发言中表示,这一问题其实在十几年前碲化镉组件产品商业化的时候已经得到解决。

1.碲化镉(CdTe)的安全性

事实上,双玻璃封装的CdTe组件已经通过了各种环境测试,在欧美日及中国都得到广泛接受。对碲化镉太阳组件安全性的确认是来自于以下几个方面的考虑:

➤CdTe不溶于水,即便CdTe组件破碎,亦不会造成水污染;

➤Cd是Zn的伴生矿,对Cd的有效利用,降低了采矿过程中的污染;

➤燃煤发电排出Cd和Hg,远超过CdTe组件里Cd的含量;

➤独立第三方的分析认为CdTe组件里的Cd和晶硅组件里的Pb对环境的影响相当;

➤在酸性条件下,Pb的溶解率远高于CdTe;

➤First Solar公司自成立以来员工所有血液、尿液检测,Cd含量都低于安全阈值。

2.碲化镉(CdTe)的高效性

碲化镉薄膜电池是在玻璃或柔性衬底上依次沉积多层薄膜而形成的光伏器件。与其他太阳能电池相比,碲化镉薄膜太阳能电池结构比较简单,一般而言,这种电池是在玻璃衬底上由五层结构组成,即透明导电氧化物层(TCO层)窗口层、碲化镉(CdTe)吸收层、背接触层和背电极层。

碲化镉薄膜电池以P型CdTe和N型异质结为基础,具有以下主要特点:

1、CdTe是一种II-VI族化合物半导体,吸收率高,仅1微米(μm)厚就可以吸收90%以上的可见光,是单晶硅的1/100,非常适合于制作成薄膜太阳电池的吸收层,是实现低成本和低能耗的重要前提。

2、CdTe为直接带隙材料,其能隙为1.5eV,对理想太阳能电池转换效率与能带宽度关系的计算表明,它与地面太阳光谱匹配得很好,理论效率高达28%~29%。技术发展潜力很大。

3、CdTe因Cd-Te化学键的键能高达5.7eV,是含镉材料中最稳定的形态,因此在常温下化学性质稳定。其熔点高达1041℃,饱和蒸汽压在低于350℃时很低。在正常日照下CdTe不会分解扩散,再加上它不溶于水,因此在使用过程中稳定安全。

4、在真空环境中温度高于400℃时,CdTe固体会出现升华,分解成碲和镉的蒸汽;温度低于400℃,或者环境气压升高时升华迅速减弱,碲、镉蒸汽会化合凝聚成固体。这一特性,有利于真空快速薄膜制备,如近空间升华(CSS)、气相输运(VTD),而真空室内的制备过程又保证了CdTe薄膜生产过程的安全性。

5、碲化镉薄膜太阳能电池组件的温度系数约为-0.25%/℃,比晶体硅太阳能电池低一半左右,所以,其发电量比标称功率相同的晶硅电池多,也更适合于高温环境。

6、碲化镉薄膜太阳能电池组件的光谱吸收不覆盖水蒸汽的吸收峰,因此不会像晶硅组件一样在潮湿气候下发电输出下降。

现今世界晶硅电池盛行,随着CdTe优势的逐渐挖掘,不久的未来,谁将是电池引领者?且看风云变幻王者再现!


索比光伏网 https://news.solarbe.com/201711/09/129126.html
责任编辑:solar_robot
索比光伏网&碳索光伏版权声明:

本站标注来源为“索比光伏网”、“碳索光伏"、"索比咨询”的内容,均属www.solarbe.com合法享有版权或已获授权的内容。未经书面许可,任何单位或个人不得以转载、复制、传播等方式使用。

经授权使用者,请严格在授权范围内使用,并在显著位置标注来源,未经允许不得修改内容。违规者将依据《著作权法》追究法律责任,本站保留进一步追偿权利。谢谢支持与配合!

推荐新闻
华东师范大学方俊锋最新Nature Communications:一种不含氟化锡、高效且耐用的锡铅钙钛矿太阳能电池来源:钙钛矿太阳能电池 发布时间:2026-01-14 08:37:34

2026年1月12日华东师范大学Wenxiao Zhang&方俊锋&林雪平大学高峰于Nature Communication刊发一种不含氟化锡、高效且耐用的锡铅钙钛矿太阳能电池的研究成果,开发了一种策略,将铅粉作为前驱体,并进行PbF₂后处理,分别替代SnF₂在成膜和表面缺陷钝化中的作用。Pb²⁺中的d电子极化增强了其与F⁻的结合,使其对钙钛矿的反应惰性。在本研究中,不含SnF₂的器件效率从16.43%提高到24.07%。在最大功率点下,85°C 运行 550 小时后,电池仍能保持其初始效率的60%。

从化学到太阳能电池:材料创新在钙钛矿光伏革命中的核心作用来源:钙钛矿材料和器件 发布时间:2026-01-07 10:33:54

钙钛矿太阳能电池已经成为光伏领域的一项变革性技术。自2009年问世以来,因其卓越的效率、低成本的加工工艺和可调谐的光电特性,十年内已成为下一代光伏技术的主要候选者。然而,长期稳定性、铅毒性和工业可扩展性方面的挑战仍然是其大规模商业化的主要障碍。本文探讨了材料创新在克服这些障碍中的核心作用,重点关注成分工程、分子添加剂与钝化、界面化学以及二维/准二维钙钛矿系统的进展。特别关注了电荷传输架构的演变和新兴的商业前景。我们还强调了从追求性能的研究转向注重耐用性和可制造性策略的重要性。文章最后对未来钙钛矿太阳能电池的发展方向提出了建议,包括标准化测试、预测性材料设计和环境友好型制造的需求。

量产电池效率全球第一!高效柔性薄膜砷化镓电池企业完成融资来源:东吴光伏圈 发布时间:2025-12-31 09:11:01

近日,中肃资本完成对江苏宜兴德融科技有限公司的B轮投资。据悉,德融科技的核心产品高效率柔性薄膜砷化镓太阳能电池,始终高居国内光伏电池效率榜榜首,可广泛应用于航空航天、物联网等领域。

苏大袁建宇团队AM: 倒置钙钛矿太阳能电池实现 26.11% 的冠军效率!来源:钙钛矿与OPV薄膜太阳能 发布时间:2025-12-23 14:15:02

效率:DCA-1F共SAMs器件表现最优,冠军PCE26.11%,开路电压1.179V,短路电流密度25.89mA/cm,填充因子85.49%;DCA-0F、DCA-2F共SAMs器件PCE分别为25.21%、25.05%,均高于纯MeO-2PACz对照组。稳定性:30-50%湿度环境下储存1000小时,DCA-1F共SAMs器件保持90%初始PCE;1太阳光照下最大功率点跟踪1000小时,仍维持~90%效率,而纯MeO-2PACz器件500小时后效率衰减超50%。DCA分子与MeO-2PACz在溶液状态下自聚集行为的示意图。近期报道的基于共自组装单分子层策略的高效钙钛矿太阳能电池性能汇总。

27.2%!中科院游经碧团队Science:HVCD策略制备高效率钙钛矿太阳能电池来源:钙钛矿与OPV薄膜太阳能 发布时间:2025-12-23 14:11:11

近期,中国科学院半导体研究所游经碧研究员领导的团队发现,基于MACl制备的钙钛矿薄膜存在垂直方向上氯分布不均匀的问题,主要原因是MACl中的氯离子在钙钛矿结晶过程中迅速迁移至上表面引起富集。基于所开发的氯元素均匀分布的钙钛矿薄膜,团队研制出经多家权威机构认证、光电转换效率为27.2%的钙钛矿太阳能电池原型器件。该研究实现了钙钛矿太阳能电池效率与稳定性方面的协同提升,将为其产业化发展提供重要支撑。

黄劲松AEM:理解钙钛矿太阳能电池中基于膦酸分子的空穴传输层来源:知光谷 发布时间:2025-12-23 09:59:38

自组装单分子层已成为钙钛矿太阳能电池中一类重要的界面材料,能够调控能级、提升电荷提取效率,并改善器件效率与稳定性。其中,基于膦酸的自组装单分子层因其可与透明导电氧化物形成共价键,作为超薄、透明且可调控的空穴传输层而备受关注。解决这些挑战是将SAMs推向商业化钙钛矿太阳能产品的关键。

AEM:环境条件对无反溶剂两步法FAPbI₃薄膜及太阳能电池性能的影响来源:知光谷 发布时间:2025-12-23 09:58:30

综上,该研究表明,在干燥气氛中制备活性层或在最终退火时引入适度湿度,可获得两步法FAPbI太阳能电池的最佳性能与稳定性。

紫色光/紫外光线诱导的卤化物钙钛矿太阳能电池钝化失效来源:钙钛矿材料和器件 发布时间:2025-12-22 13:50:34

胺基末端配体,无论是直接使用还是以二维钙钛矿的形式使用,都是钙钛矿钙化剂中的主要缺陷钝化剂,并且显著推动了各种钙钛矿太阳能电池达到最高效率。然而,即便是这些最先进的钙钛矿太阳能电池,在运行过程中仍会迅速降解,这引发了对钝化耐久性的担忧。总之,研究结果揭示了一种普遍机制,即紫色光/紫外光线会导致胺基端配体的去钝化,而这类配体是钙钛矿太阳能电池的主要缺陷钝化剂。

固态钙钛矿太阳能电池的发现与进展来源:钙钛矿材料和器件 发布时间:2025-12-22 13:39:11

2012年,我们首次报道了长期稳定的固态钙钛矿太阳能电池,开辟了一个新领域,并引发了认证功率转换效率超过27.3%,超越了单晶硅太阳能电池的效率。如今,随着钙钛矿/硅叠层器件效率接近35%,钙钛矿太阳能电池已成为满足2050年净零碳排放目标所需太瓦级需求的主要候选者。展望未来,钙钛矿太阳能电池已准备好进入市场,预计钙钛矿/硅叠层器件将首先出现,随后是高效单结器件。固态钙钛矿太阳能电池的发现钙钛矿是具有ABX3通式的化合物。

SusMat综述:环保锡基钙钛矿太阳能电池的开压和填充因子损失来源:钙钛矿太阳能电池之基石搭建 发布时间:2025-12-22 09:36:56

基于锡的卤化物钙钛矿太阳能电池是一种极具前景的无铅替代方案,具有适宜的带隙和强光吸收特性,但其器件性能受制于显著的开路电压和填充因子损失。尽管相关研究已取得一定进展,但由于氧化化学、缺陷物理及界面能学的耦合作用,锡基钙钛矿太阳能电池的开路电压与填充因子性能仍难以媲美铅基钙钛矿太阳能电池。

肖娟定&蒋晓庆&逄淑平Angew:揭示分子柔韧性在增强吡啶基缺陷钝化以实现高效稳定钙钛矿太阳能电池中的作用来源:知光谷 发布时间:2025-12-22 09:33:25

通过对钙钛矿/C界面进行分子调控以减少缺陷密度,对实现高效稳定的倒置型钙钛矿太阳能电池至关重要。然而,取代基柔韧性对钝化性能的影响仍未得到充分理解。研究发现,柔性中心取代基显著增强了吡啶基团的电子云密度,从而提升了其钝化能力,同时抑制了分子聚集并促进了更好的界面接触。