1306-25-8/碲化鎘薄膜太陽能電池

電能曾經被認為取之不盡、用之不竭。隨著能源 消耗與日俱增，煤、石油等不可再生能源發電 量入不敷出。

太陽能是最高效、穩定的能源，太陽能電池板能 有效吸收太陽光，轉換成電能。太陽能光伏發電清潔 環保，但技術成本高昂，難以支撐大規模用電。尋找 可再生、成本低、便于使用、轉換率高的太陽能光伏 材料，成了科學家們迫在眉睫的任務。 能否找到一種簡單便捷的新材料，只需要安裝在 自家屋頂或建筑外墻就能滿足日常清潔能源所需呢？ 2017 年，發電玻璃成功問世，人們仿佛看到了“掛在 墻上的油田”。

玻璃上的 4 微米涂層

這種讓人驚訝的發電玻璃又名“碲化鎘薄膜太陽能電池”，它的誕生絕非偶然。

1954 年 5 月，美國貝爾實驗室恰賓、富勒和皮爾 松開發出效率為 6% 的單晶硅太陽電池，這是世界上 第一個實用的太陽電池。同年，威克爾首次發現了砷 化鎵有光伏效應，并在玻璃上沉積硫化鎘薄膜，制成 了太陽電池。太陽光能轉化為電能的實用光伏發電技術自此一發不可收。

光伏板組件是一種暴露在陽光下便會產生直流電 的發電裝置，由幾乎全部以半導體物料 ( 例如硅 ) 制成 的薄身固體光伏電池組成。

被滿足一定照度的光照射，光伏板組件瞬間就可 輸出電壓及電流，這一點，碲化鎘也能做到，且性能 更優異。

正常情況下，玻璃屬于絕緣體，為什么可以 用來“發電”？秘密就在于玻璃表面的碲化鎘薄 膜。碲化鎘（CdTe）是理論上擁有很高轉換效率的半導體材料，均勻涂抹在普通玻璃上，僅需 4 微米厚，就能讓普通玻璃變身可導電、可發電的 功能型材料。

實驗發現，這種涂有碲化鎘薄膜的“發電玻璃” 即便在弱光條件下也能實現光電轉化。1 微米碲化鎘 可吸收 90% 以上可見光。碲化鎘容易沉積成大面積的 薄膜，沉積速率高。科學家開始將碲化鎘薄膜電池列 為重點研究對象，可惜一直未能突破其中的技術瓶頸。

1996 年，在美國新澤西理工大學攻讀博士的潘錦 功創建了碲化鎘薄膜太陽能研究中心。回到成都創業 后，潘錦功一直致力于以碲化鎘新技術改造傳統玻璃 工業。2017 年，全世界最大單體面積的碲化鎘“發電 玻璃”（1.92 平方米）橫空出世。

55 秒見證奇跡

碲化鎘中含有重金屬元素鎘，屬有毒物質。人們 擔心，這種物質規模化開發、生產，會給自然生態和 人體健康帶來影響。為此，美國布魯克文國家實驗室 的科學家們專門進行了研究。

科學家們發現：在實驗條件下，石油的鎘排放量是最高的，達到 44.3g/GWh；煤炭次之，為 3.7g/GWh。而 碲化鎘的鎘排放量最低，僅為 0.3 g/GWh。

研究人員還模擬火災條件對碲化鎘薄膜太陽能電池組件進行測試。實驗溫度高達 1100℃，鎘流失量不 到電池所含鎘總量的 0.04%。碲化鎘薄膜太陽能電池 最終被證實是安全、環保的。 與普通的太陽能電池板相比，這種新型發電玻璃的成本性能之比是最優的。生產一塊單片長 1.6 米、 寬 1.2 米的發電玻璃，只需要 55 秒時間，但它的光電 轉化效率卻高達 17.8%，每年可發電 260~270 度。

外墻上的“發電站”