碲化镉薄膜太阳能

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1、碲化镉太阳能电池未来十年光伏产业的技术发展方向潘锦功博士美国新泽西理工学院太阳能电池研发中心9/3/20211NewJerseyInstituteofTechnology金融危机引发的产业革命每一次经济危机都会引发一场以创新为表征的产业和经济调整。这次百年不遇的金融危机，引发的调整将更深刻。一场新的能源革命就在眼前。只有具有历史使命感，和人类责任感，企业家的良心，才能把握机会，创造未来。（GE。MSGL）9/3/20212NewJerseyInstituteofTechnology太阳能电池的基本原理太阳能电池是利用半导体材料的电子特性把阳光转化为电能。太阳能电池的这个转换过程是依据光电效应

2、来完成。光电效应现象是由法国物理学家EdmondBecquerel于1839年首次发现。爱因斯坦于1904年对光电效应给出了科学的理论解释，由于他提出了光电效应理论，30年后，爱因斯坦获得了诺贝尔物理学奖。9/3/20213NewJerseyInstituteofTechnology太阳能电池相当于一个大型二极管太阳能电池装置的基本要求是半导体材料的电子非对称性。微量掺杂可以改变材料特性。通过掺杂产生的两种典型的半导体材料N型半导体材料电子密度大，空穴密度小P型半导体材料电子密度小，空穴密度大9/3/20214NewJerseyInstituteofTechnology太阳能电池的基本原理简图

3、9/3/20215NewJerseyInstituteofTechnology到达地球表面的阳光≤70%阳光在穿过大气层到达地球表面的时候，由于以下的典型情况，阳光强度至少削弱30%。瑞雷散射或大气中的分子散射效应大气中尘埃颗粒的散射效应大气层和其中组成气体的吸收效应如臭氧层和水蒸气的吸收效应除此而外，削弱程度还和光线穿越大气层时的穿越距离有很大关系。9/3/20216NewJerseyInstituteofTechnology几个关键指标开路电压Voc短路电流Isc填充因子FF转换效率η=(VmpImp)/Pinη=VocIscFF/Pin转换效率和开路电压，短路电流成正比。9/3/2021

4、7NewJerseyInstituteofTechnology碲化镉电池与晶硅电池的比较晶硅电池碲化镉技术晶硅系列（技术陈旧，54年生产）碲化镉薄膜（技术新03年后生产）硅料生产过程高耗能,高碳排放碲化镉产过程低耗能（湿法冶金，机压）电池材料厚度100-300um电池材料厚度0.8um-3um（节约）物理能带1.12EV（电压低，不理想）物理能带1.52EV（电池有高电压潜力）转换率16%弱光，温度导致衰减大工业转换率11%强弱光均可技术提高空间小技术提高空间大产品产出率低40%左右产出率高90%以上生产过程时间长几小时左右生产过程时间短30-45分钟（生产效率高）透光不好（市场传统单一）透光

5、好（可用于建筑一体化幕墙等，新市场）生命周期结束后不可回收，废料可回收原料再利用，进一步低成本）市场份额递减（2015年后，欧盟停用）市场份额递增强劲（中国订了2GW，大型电站）成本1.60美元/每瓦成本0.87美元/每瓦（竞争力强）9/3/20218NewJerseyInstituteofTechnology1954年美国贝尔实验室制造出第一块商用太阳能电池1954年2009年世界人口27亿67亿5千万+2.5倍石油价格2.8美元/桶70美元/桶+25倍汽车数量5千万辆2亿7千万辆+5.4倍9/3/20219NewJerseyInstituteofTechnology美国开发多样化的能源资

6、源来满足不断成长的能源需求9/3/202110NewJerseyInstituteofTechnology美国的能源结构美国能源部2008年度统计数据(太阳能只占0.7%)9/3/202111NewJerseyInstituteofTechnology化石能源导致空气污染2008-11-13北京天安门(纽约时报：奥运后2个月的北京）每年30万人死于空气污染，大部分是肺癌和心脏病，（中科院报告）9/3/202112NewJerseyInstituteofTechnology气候变化引发生态危机格陵兰岛的浮冰已经融化了19亿吨。根据NASA卫星数据，北冰洋夏季浮冰只有过去的一半。（美国冰雪数据中

7、心，2008年1月11日报告）9/3/202113NewJerseyInstituteofTechnology美国政府的观点在未来的十年中，美国会面对更高的油价。绿色能源将引发一场新的工业革命。美国要想继续保持世界领袖地位，必须成为新能源领域的领导者。美国必须制定更为严格的二氧化碳排放政策。（为什么？）奥巴马政府必须制定一系列新政策为美国的绿色能源建设打下政策基础。9/3/202114NewJer