碲化镉薄膜太阳能电池的研究现状及进展
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Ｔｙ ａ ｎ等 人 用 化 学 沉 积 方 法 在 Ｃ ｄ Ｔ ｅ上 蒸 镀 一 层 Ｃ ｄ Ｓ， 首 次制 备 出异 质结 构 ｐ － Ｃ ｄ Ｔ ｅ ／ ｎ — Ｃ ｄ Ｓ薄膜 太 阳
收 系数等 材料 特性 ， 适合 制备 高效 薄膜 太 阳 电池 ， 其
理论 转换 转化 率为 ２ ８
关键词 ： 碲化镉 ； 太 阳能 电池 ； 研 究 现 状 中 图分 类 号 － ＴＫ５ １ 文献标识码 ： Ａ
二 十一 世 纪 世 界 各 国加 速发 展 各 种 可 再 生 能
有 功率 温度 系数 低 和弱 光效 应 好 等 特 性 ， 表 明碲 化
镉 太 阳能 电池更 适于 沙漠 、 高温 等复 杂 的地 理 环境 ， 以及在 清晨 、 阴天 等弱 光环 境 下也 能 发 电 ； （ ３ ） Ｃ ｄ Ｔｅ
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ６ － １ ０ — １ １
； （ ２ ） Ｃ ｄ Ｔ ｅ相 比硅 材 料 具
作者简 介 ： 范 文涛 （ １ ９ ８ ７ ～ ） ， 男， 江西丰城人 ， 工程师 ， 硕 士
第 １ １ 卷
第 １ 期
范文涛 ， 等： 碲 化 镉 薄 膜 太 阳 能 电 池 的 研究 现 状 及 进 展
碲 化镉 薄膜 太 阳能 电池 结 构 简 单 ， 其 生 产 时 间 与硅 系太 阳能相 比大 大 缩短 ， 只 需几 小 时就 可 以完 成 由玻 璃 到成 品 的 出 货．目前 组 件 成 本 可做 到 ０ ． ５ 美 元／ ｗ 左右 ， 当组件 效 率上 升 ， 成 本还 有 进 一步 下
第 １ １卷
第 １ 期
材
料
研
究
与
应
用
Ｖｏ１． １１， Ｎｏ． １
Ｍａ ｒ ．２ ０ １ ７
２ ０ １ ７ 年 ３ 月
Ｍ ＡＴＥＲＩ ＡＬＳ ＲＥ Ｓ ＥＡＲＣＨ ＡＮＤ ＡＰＰ ＬＩ Ｃ ＡＴ１ ０Ｎ
文章编号 ： １ ６ ７ ３ － ９ ９ ８ １ （ ２ ０ １ ７ ） ０ １ — ０ ０ ０ ６ — ０ ３
源， 希望 可 以解决 日益严重 的 温室效 应 、 能源 枯竭 和
环 境污 染等 全球 性 危 机 ． 太 阳能 产 业 是 未来 能 源 的
一
个 主导产 业 ， 亦 是 国 家 和地 方 政 府 大 力扶 植 的 战
略新 兴产 业 ， 市 场 潜力 巨大 ． 目前 ， 太 阳能 电池 市 场 主要产 品是 硅 系太 阳能 电池 ， 占市 场 总额 的 ８ Ｏ 以
１ ９ ６ ３年 ， Ｃ ｕ ｓ ａ ｎ ｏ ¨ ５ 研制 出了以碲 化 镉为 ， ｚ 型 和 以 碲
化 亚铜 为 Ｐ型 结构 的 电池 ， 其光 电转 化 效率 为 ７ ，
ｅ Ｖ） 与太 阳能 光 谱 相 匹配 ， 高于硅材料 １ ０ ０倍 的吸
这无 疑 是碲化 镉 薄 膜 电池 的一 个 开 端 ． 在 １ ９ ８ ２年 ，
能 电池 ， 其 转换 效率 超 过 １ ０ ， 这是 现在 Ｃ ｄ Ｔ ｅ薄膜
太 阳能 电池产 业 化 的原 型． 在 １ ９ ９ ３年 ， 美 国佛 罗 里
量 将大 幅 降低 ； 当大规模组件效率达到 １ ５ ９ ／ ５ ， 厚 度
减 少到 ０ ． ２“ ｍ 时， 每 １ ＧＷ 的消耗 碲含 量 只需 ４ ． ４
属于 简单 的二元 化合 物 ， 易 生成单 相 材料 ， 已有多 种 技术 可制 备 １ ｏ 以上 的 Ｃ ｄ Ｔｅ小 面 积 电池 ， 其 中 Ｃ Ｓ Ｓ （ 近距 离 升 华 ） ［ ３ 和 ＶＴＤ（ 气相输运沉 积） 技 术 具有 沉积 速 率 高 、 原材 料 利 用 率 高 、 生 产 成 本低 ， 以及所 制 备 的 膜 质 好 、 晶粒大等优 点， 应 用 最 为 广
Ｃ ｄ Ｔｅ 薄 膜太 阳 电池 与 其 他 化 合 物 薄膜 电池 相
比具有 以下 特 点 ： （ １ ） Ｃ ｄ Ｔｅ的 禁 带 宽 度 （ 约 １ ． ４ ５
镉 为代 表 的化合 物 薄 膜 太 阳能 电池 发 展迅 速． 国际 上 碲化镉 薄膜 太 阳 电池 的研 究 和 制 造 十分 活 跃 ， 在
碲 化 镉 薄膜 太 阳 能 电池 的研 究现 状 及 进 展
范 文涛 ， 朱 刘
广 东 先 导稀 材 股 份有 限公 司 ， 先进材料研究院 ， 广东 清远 ５ １ １ ５ １ ７
摘 要 ： 碲 化 镉 薄膜 太 阳 能 电 池 已 成 为 全 球 光 伏 领 域 研 究 热 点 之 一 ． 本 文 阐 述 了 碲 化 镉 薄 膜 太 阳 能 电 池 的特 性 ， 介 绍并 探 讨 了国 内外 碲 化 镉 薄 膜 太 阳能 电池 领 域 的研 究 现 状 及 产 业 化 进 展 ．
泛， 可 实现规 模 化生产 ．
上＿ １ ］ ， 但 晶硅 电池 的高 成 本 和生 产过 程 的高 污 染 等
问题一 直 困扰着 太 阳能 电池 市场 ， 随着 薄膜 太 阳能 电池技 术 的不 断发 展 ， 未来 薄 膜 太 阳能 电池将 成 为 太 阳能 电池 领域 的 主导技 术 ， 并 被广 泛应 用．目前 有
光性 更好 等 优势 ． 除 了光伏 发 电之外 ， 未来 薄 膜 电池 还 可 以应 用 于汽 车 、 手 机等 设备 上 ， 其 发展 前景 极 为
可 观．
２ 碲 化 镉 薄 膜 太 阳能 电池 的 研 究 现 状
太 阳能 电池 的 发展 已经 走 进 了第 三代 ， 以碲 化
间．
市 场前 景 的薄膜 太 阳能 电池 主要 有 三种 ， 分 别 是 非
晶硅 、 碲化镉 （ Ｃ ｄ Ｔ ｅ ） 和铜铟镓硒 （ Ｃ Ｉ ＧＳ ） 薄 膜 太 阳 能 电池 ， 而 碲化镉 薄 膜太 阳能 电池是 其 中的佼 佼 者 ，
与传统 的单 晶硅 太 阳能 电池相 比， 其 具有 成本 低 ， 弱
收 系数等 材料 特性 ， 适合 制备 高效 薄膜 太 阳 电池 ， 其
理论 转换 转化 率为 ２ ８
关键词 ： 碲化镉 ； 太 阳能 电池 ； 研 究 现 状 中 图分 类 号 － ＴＫ５ １ 文献标识码 ： Ａ
二 十一 世 纪 世 界 各 国加 速发 展 各 种 可 再 生 能
有 功率 温度 系数 低 和弱 光效 应 好 等 特 性 ， 表 明碲 化
镉 太 阳能 电池更 适于 沙漠 、 高温 等复 杂 的地 理 环境 ， 以及在 清晨 、 阴天 等弱 光环 境 下也 能 发 电 ； （ ３ ） Ｃ ｄ Ｔｅ
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ６ － １ ０ — １ １
； （ ２ ） Ｃ ｄ Ｔ ｅ相 比硅 材 料 具
作者简 介 ： 范 文涛 （ １ ９ ８ ７ ～ ） ， 男， 江西丰城人 ， 工程师 ， 硕 士
第 １ １ 卷
第 １ 期
范文涛 ， 等： 碲 化 镉 薄 膜 太 阳 能 电 池 的 研究 现 状 及 进 展
碲 化镉 薄膜 太 阳能 电池 结 构 简 单 ， 其 生 产 时 间 与硅 系太 阳能相 比大 大 缩短 ， 只 需几 小 时就 可 以完 成 由玻 璃 到成 品 的 出 货．目前 组 件 成 本 可做 到 ０ ． ５ 美 元／ ｗ 左右 ， 当组件 效 率上 升 ， 成 本还 有 进 一步 下
第 １ １卷
第 １ 期
材
料
研
究
与
应
用
Ｖｏ１． １１， Ｎｏ． １
Ｍａ ｒ ．２ ０ １ ７
２ ０ １ ７ 年 ３ 月
Ｍ ＡＴＥＲＩ ＡＬＳ ＲＥ Ｓ ＥＡＲＣＨ ＡＮＤ ＡＰＰ ＬＩ Ｃ ＡＴ１ ０Ｎ
文章编号 ： １ ６ ７ ３ － ９ ９ ８ １ （ ２ ０ １ ７ ） ０ １ — ０ ０ ０ ６ — ０ ３
源， 希望 可 以解决 日益严重 的 温室效 应 、 能源 枯竭 和
环 境污 染等 全球 性 危 机 ． 太 阳能 产 业 是 未来 能 源 的
一
个 主导产 业 ， 亦 是 国 家 和地 方 政 府 大 力扶 植 的 战
略新 兴产 业 ， 市 场 潜力 巨大 ． 目前 ， 太 阳能 电池 市 场 主要产 品是 硅 系太 阳能 电池 ， 占市 场 总额 的 ８ Ｏ 以
１ ９ ６ ３年 ， Ｃ ｕ ｓ ａ ｎ ｏ ¨ ５ 研制 出了以碲 化 镉为 ， ｚ 型 和 以 碲
化 亚铜 为 Ｐ型 结构 的 电池 ， 其光 电转 化 效率 为 ７ ，
ｅ Ｖ） 与太 阳能 光 谱 相 匹配 ， 高于硅材料 １ ０ ０倍 的吸
这无 疑 是碲化 镉 薄 膜 电池 的一 个 开 端 ． 在 １ ９ ８ ２年 ，
能 电池 ， 其 转换 效率 超 过 １ ０ ， 这是 现在 Ｃ ｄ Ｔ ｅ薄膜
太 阳能 电池产 业 化 的原 型． 在 １ ９ ９ ３年 ， 美 国佛 罗 里
量 将大 幅 降低 ； 当大规模组件效率达到 １ ５ ９ ／ ５ ， 厚 度
减 少到 ０ ． ２“ ｍ 时， 每 １ ＧＷ 的消耗 碲含 量 只需 ４ ． ４
属于 简单 的二元 化合 物 ， 易 生成单 相 材料 ， 已有多 种 技术 可制 备 １ ｏ 以上 的 Ｃ ｄ Ｔｅ小 面 积 电池 ， 其 中 Ｃ Ｓ Ｓ （ 近距 离 升 华 ） ［ ３ 和 ＶＴＤ（ 气相输运沉 积） 技 术 具有 沉积 速 率 高 、 原材 料 利 用 率 高 、 生 产 成 本低 ， 以及所 制 备 的 膜 质 好 、 晶粒大等优 点， 应 用 最 为 广
Ｃ ｄ Ｔｅ 薄 膜太 阳 电池 与 其 他 化 合 物 薄膜 电池 相
比具有 以下 特 点 ： （ １ ） Ｃ ｄ Ｔｅ的 禁 带 宽 度 （ 约 １ ． ４ ５
镉 为代 表 的化合 物 薄 膜 太 阳能 电池 发 展迅 速． 国际 上 碲化镉 薄膜 太 阳 电池 的研 究 和 制 造 十分 活 跃 ， 在
碲 化 镉 薄膜 太 阳 能 电池 的研 究现 状 及 进 展
范 文涛 ， 朱 刘
广 东 先 导稀 材 股 份有 限公 司 ， 先进材料研究院 ， 广东 清远 ５ １ １ ５ １ ７
摘 要 ： 碲 化 镉 薄膜 太 阳 能 电 池 已 成 为 全 球 光 伏 领 域 研 究 热 点 之 一 ． 本 文 阐 述 了 碲 化 镉 薄 膜 太 阳 能 电 池 的特 性 ， 介 绍并 探 讨 了国 内外 碲 化 镉 薄 膜 太 阳能 电池 领 域 的研 究 现 状 及 产 业 化 进 展 ．
泛， 可 实现规 模 化生产 ．
上＿ １ ］ ， 但 晶硅 电池 的高 成 本 和生 产过 程 的高 污 染 等
问题一 直 困扰着 太 阳能 电池 市场 ， 随着 薄膜 太 阳能 电池技 术 的不 断发 展 ， 未来 薄 膜 太 阳能 电池将 成 为 太 阳能 电池 领域 的 主导技 术 ， 并 被广 泛应 用．目前 有
光性 更好 等 优势 ． 除 了光伏 发 电之外 ， 未来 薄 膜 电池 还 可 以应 用 于汽 车 、 手 机等 设备 上 ， 其 发展 前景 极 为
可 观．
２ 碲 化 镉 薄 膜 太 阳能 电池 的 研 究 现 状
太 阳能 电池 的 发展 已经 走 进 了第 三代 ， 以碲 化
间．
市 场前 景 的薄膜 太 阳能 电池 主要 有 三种 ， 分 别 是 非
晶硅 、 碲化镉 （ Ｃ ｄ Ｔ ｅ ） 和铜铟镓硒 （ Ｃ Ｉ ＧＳ ） 薄 膜 太 阳 能 电池 ， 而 碲化镉 薄 膜太 阳能 电池是 其 中的佼 佼 者 ，
与传统 的单 晶硅 太 阳能 电池相 比， 其 具有 成本 低 ， 弱