“碲化镉薄膜太阳能电池能否腾飞？答案是肯定的。”这是中国海洋大学地质学教授、博士生导师曹志敏在7月8日举行的2010年全球稀有金属发展论坛上提出的观点。

  光伏产业发展与太阳能电池的发展情况是本次论坛的一个重要议题。太阳能电池包括传统的晶体硅太阳能电池和多元化合物薄膜太阳能电池等部分。而多元化合物薄膜太阳能电池主要包括砷化镓III-V族化合物、硫化镉、硫化镉、碲化镉及铜锢硒薄膜电池等。

  碲化镉市场份额提升，铜铟镓硒不变，晶体硅减少

  当今全球光伏市场是以晶体硅太阳电池为主，约占90％以上。但是晶体硅电池生产材料成本高和高能耗，在能源价格不断上涨的趋势下，依靠规模效益降低成本基本没有多少空间。另外最近国家关于产能过剩和清洁生产的政策也使得发展低成本、新型薄膜太阳电池成为未来国际光伏产业的必然趋势。

  铜铟硒（简称CIS或CIGS）薄膜太阳电池以其成本低、性能稳定、抗辐射能力强、光电转换效率目前是各种薄膜太阳电池之首，接近于目前市场主流产品晶体硅太阳电池转换效率，成本却是其1/3，被国际上称为下一时代最有前途的廉价太阳电池之一。但是铜铟硒薄膜太阳电池也有其缺点，比如技术多样，无标准工艺方法；工艺复杂，沉积速度慢等。

  虽然能源行业业内人士多数一致认为：在近期未来，硅类太阳能电池将和铜铟镓硒薄膜太阳能电池共同主导市场。碲化镉太阳能电池已经连续风光了5年， 应会停止持续增长的趋势，市场的预期也应降低。

  但是曹志敏教授却持不同观点，他认为未来碲化镉太阳能电池将大有可为，会有属于自己的领地。未来太阳能电池的发展趋势为碲化镉太阳能电池份额将提高、铜铟镓硒薄膜太阳能电池份额保持不变，而晶体硅太阳能电池将减少。

  碲化镉太阳能电池的优缺点

  碲化镉薄膜太阳能电池在工业规模上成本大大优于晶体硅和其他材料的太阳能电池技术，生产成本仅为0.87美元/W。其次它和太阳的光谱最一致，可吸收95%以上的阳光。工艺相对简单，标准工艺，低能耗，无污染，生命周期结束后，可回收，强弱光均可发电，温度越高表现越好。目前实验室转换效率16.5%，目前工业化转换效率10.7%。理论效率应为 28%。发展空间大。

  然而碲化镉太阳能电池自身也有一些缺点。第一，碲原料稀缺，无法保证碲化镉太阳能电池的不断增产的需求。过去碲是以铜，铅，锌等矿山的伴生矿副产品形式，也就是矿渣，以及冶炼厂的阳极泥等废料的形式存在。碲化镉太阳能电池的不断成长的市场需求，无法得到原料的保证。

  第二，镉作为重金属是有毒的。碲化镉太阳能电池在生产和使用过程中的万一有排放和污染，会影响环境。

  碲化镉太阳能电池继续发展的可能性

  中国四川发现了世界上唯一的、独立存在的碲矿，目前已探明的储藏量为 2000多吨，已经可供全球可用50年。

  太阳能级高纯碲化镉是由高纯碲和镉在高温密闭的惰性气体，还原性气体和真空 环境中反应得到的。反应容器为石英管，在这一反应过程中，通过回收清洗液中的碲和镉，回收使用过的碲化镉太阳能电池，可实现零排放。

  美国国家实验室做过碲化镉高温燃烧试验，温度为760-1100度，试验发现，在火灾发生时每100万千瓦，释放的镉总量极限为0.01克。目前的火力发电厂排放的镉大大高于碲化镉电池。

  生产一节镍镉电池需用10克镉，而峰值功率100瓦的一平米太阳能电池，仅用7克镉。每产生一度电，镍镉电池需消耗3265毫克金属镉，而碲化镉太阳能电池仅需1.3毫克。二者相差2000倍。

  碲化镉不是镉元素。碲化镉是稳定的，同镉在其他方面的应用相比，镉在碲化镉太阳能电池中的应用是最安全和环保的，所以对环境危害性很小。

  此外，政府支持发展碲化镉电池。碲化镉太阳能电池技术以他特有的优势，得到了多国政府支持。美国政府开放市场，建多个发电厂。德国政府由欧盟资助，有多个建设项目。中国政府支持建设世界最大的电站。

  碲化镉薄膜太阳能电池产业化意义重大

  开发碲化镉薄膜太阳能电池产业符合发展我国具有独立自主知识产权的技术和标准，从而使我国碲化镉薄膜太阳电池产业快速步入世界先进行列。领导并建立中国国家行业标准，占领产业制高点。符合我国实际和现实需求的具有自主知识产权的成套工艺技术和关键设备制造技术，速扩大市场。

  减低碳排放，将低层次过剩产能改造成高效导电玻璃生产基地，为全世界的太阳能电池行业提供基材，利用中国独有的碲原料优势，成为世界碲化镉薄膜太阳能电池的领导者，为人类造福。

  专家简介

  曹志敏，中国海洋大学地质学教授，博士生导师；1978年起，先后在武汉地质学院-中国地质大学-成都理工大学-中国海洋大学学习和工作；曾任中国海洋大学地球科学学院院长，现任学位办主任兼研究生工作部部长。从事稀有金属、贵金属、有色金属成矿作用与成矿规律教学研究；1999-2000年在美国做访问学者。