金屬碲是地殼中的稀散元素,全球探明儲(chǔ)量?jī)H4-5 萬噸,在冶金,半導(dǎo)體,航天航空,以及太陽能領(lǐng)域有巨大用途,是一種戰(zhàn)略金屬。
碲化鎘的性質(zhì)
棕黑色晶體粉末。不溶于水和酸。在硝酸中分解。
密度:6.20 熔點(diǎn):1041℃
碲化鎘的用途 光譜分析。也用于制作太陽能電池,紅外調(diào)制器,HgxCdl-xTe襯底,紅外窗場(chǎng)致發(fā)光器件,光電池,紅外探測(cè),X射線探測(cè),核放射性探測(cè)器,接近可見光區(qū)的發(fā)光器件等。
全球碲年產(chǎn)量約為300-400噸,隨著碲在半導(dǎo)體行業(yè)的應(yīng)用和CdTe 在太陽能薄膜電池中的大規(guī)模應(yīng)用,碲的供應(yīng)遠(yuǎn)不能滿足快速增長(zhǎng)的需求。
碲化鎘太陽能電池的優(yōu)缺點(diǎn)
碲化鎘薄膜太陽能電池在工業(yè)規(guī)模上成本大大優(yōu)于晶體硅和其他材料的太陽能電池技術(shù),生產(chǎn)成本僅為0.87美元/W。其次它和太陽的光譜最一致,可吸收95%以上的陽光。工藝相對(duì)簡(jiǎn)單,標(biāo)準(zhǔn)工藝,低能耗,無污染,生命周期結(jié)束后,可回收,強(qiáng)弱光均可發(fā)電,溫度越高表現(xiàn)越好。目前實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)換效率16.5%,目前工業(yè)化轉(zhuǎn)換效率10.7%。理論效率應(yīng)為28%。發(fā)展空間大。
然而碲化鎘太陽能電池自身也有一些缺點(diǎn)。第一,碲原料稀缺,無法保證碲化鎘太陽能電池的不斷增產(chǎn)的需求。過去碲是以銅,鉛,鋅等礦山的伴生礦副產(chǎn)品形式,也就是礦渣,以及冶煉廠的陽極泥等廢料的形式存在。碲化鎘太陽能電池的不斷成長(zhǎng)的市場(chǎng)需求,無法得到原料的保證。
第二,鎘作為重金屬是有毒的。碲化鎘太陽能電池在生產(chǎn)和使用過程中的萬一有排放和污染,會(huì)影響環(huán)境。
碲化鎘太陽能電池繼續(xù)發(fā)展的可能性
中國(guó)四川發(fā)現(xiàn)了世界上唯一的、獨(dú)立存在的碲礦,目前已探明的儲(chǔ)藏量為 2000多噸,已經(jīng)可供全球可用50年。
太陽能級(jí)高純碲化鎘是由高純碲和鎘在高溫密閉的惰性氣體,還原性氣體和真空 環(huán)境中反應(yīng)得到的。反應(yīng)容器為石英管,在這一反應(yīng)過程中,通過回收清洗液中的碲和鎘,回收使用過的碲化鎘太陽能電池,可實(shí)現(xiàn)零排放。
美國(guó)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室做過碲化鎘高溫燃燒試驗(yàn),溫度為760-1100度,試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),在火災(zāi)發(fā)生時(shí)每100萬千瓦,釋放的鎘總量極限為0.01克。目前的火力發(fā)電廠排放的鎘大大高于碲化鎘電池。
生產(chǎn)一節(jié)鎳鎘電池需用10克鎘,而峰值功率100瓦的一平米太陽能電池,僅用7克鎘。每產(chǎn)生一度電,鎳鎘電池需消耗3265毫克金屬鎘,而碲化鎘太陽能電池僅需1.3毫克。二者相差2000倍。
碲化鎘不是鎘元素。碲化鎘是穩(wěn)定的,同鎘在其他方面的應(yīng)用相比,鎘在碲化鎘太陽能電池中的應(yīng)用是最安全和環(huán)保的,所以對(duì)環(huán)境危害性很小。
此外,政府支持發(fā)展碲化鎘電池。碲化鎘太陽能電池技術(shù)以他特有的優(yōu)勢(shì),得到了多國(guó)政府支持。美國(guó)政府開放市場(chǎng),建多個(gè)發(fā)電廠。德國(guó)政府由歐盟資助,有多個(gè)建設(shè)項(xiàng)目。中國(guó)政府支持建設(shè)世界最大的電站。
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