碲化镉的应用前景分析

　　3.碲化镉将面临原料短缺的制约

　　生产碲化镉的特点是受到原材料（碲和镉）的制约，这也就不难解释为何采矿型公司（Amalgamet，Teck Cominko，Asarco）要与生产型公司（5N Plus）加强合作。总体而言，碲（还包括一定量的镉）已成为非常重要的战略资源。为拥有碲资源必将展开更为激烈的“争夺”大战。在2007年，美国“Ⅱ-ⅥInc.”公司收购了菲律宾PRM公司；2008年，中国金堆城钼业集团公司与西色国际投资有限公司合资设立的金堆城西色（加拿大）有限公司收购了加拿大育空锌矿公司（Yukon Zink），它们已经成为该领域的成功典范。

　　碲已成为制约太阳能和其它领域发展的原料因素。假设在未来10-15年间碲产量增长，并可以拿出400-500吨（当前全部的碲产量）用于太阳能产业，那么，CdTe可贡献总计8000-10000兆瓦太阳能电池，这对解决太阳能问题来说还远远不够。因此，制造太阳能电池的CdTe材料对碲的需求将会非常强劲，从事CdTe基光电转换器的生产企业对碲的需求也将会极度“渴望”。

　　但也不难想象，短期内依赖现有工艺提高碲产能的可能性并不大。因为出现了一种生产铜的新工艺。与之前的不同是世界铜产量的增大并不意味着硒和碲的产量同步增加。在20世纪90年代初期，由Phelps Dodge和Placer Dome研发的从黄铜矿浸出铜的新工艺，简称SW-EW工艺或“焙烧-浸出-电萃取”，是又一种电解法生产铜的工艺。世界上采用该工艺从事铜生产的总量呈增长态势。如果世界铜产量在2011年增加约380万吨达到2440万吨，那么，有约230万吨铜的新增产能是采用电解法生产，另有150万吨铜新增产能采用电化学法生产。新工艺具有一系列经济优势，但却不会形成含硒和碲的铜电解阳极泥。

　　目前，一方面，用于回收碲的矿料来源增速缓慢；另一方面，碲的消费量却在不断增大。这必然会引起碲价格的波动，最终也必将体现在与碲相关的化合物和仪器仪表的价值上。

　　1.碲化镉在太阳能领域的应用

　　在面对环境污染、全球气候变暖，以及廉价载能体很快将会枯竭等问题的背景下，远景战略（到2100年）中已明确提出，太阳能将占到世界能源生产60%的份额，并将逐步替代传统化石能源，如天然气、石油、煤等。目前，全球太阳能所占份额还很小，世界各国生产用于太阳能转换的所有电池的总功率为15600兆瓦，其中2008年生产的电池功率为5600兆瓦，约合159亿美元。预计到2015年，年产量可增大到约30000兆瓦。

　　变换禁带宽度（1.45-2.26电子伏特）可以使CdZnTe成为光电转换器中很有前景的吸收层材料。早期的文献中就曾有报导，此种材料的光电转换器效率可以达到25%。

　　目前世界年生产碲化镉基太阳能电池约720兆瓦，是2003年初期产量（25兆瓦）的14倍强。预计到2015年，碲化镉基太阳能电池市场约为1400-1600兆瓦，而就Cd1-xZnxTe层的培育而言，则要使用高纯的CdTe和ZnTe粉末（5N以上）。

　　碲化镉薄膜太阳能电池的优点

　　理想的禁带宽度

　　CdTe的禁带宽度一般为1.47eV，CdTe的光谱响应和太阳光谱非常匹配。

　　高光吸收率

　　CdTe的吸收系数在可见光范围高达104cm-1以上，95%的光子可在1μm厚的吸收层内被吸收。

　　转换效率高

　　碲化镉薄膜太阳能电池的理论光电转换效率约为28%。

　　电池性能稳定

　　一般的碲化镉薄膜太阳能电池的设计使用时间为20年。

　　电池结构简单

　　制造成本低，容易实现规模化生产。