2021-11-10 23:04:57
大多数覆盖屋顶、田野和沙漠的太阳能电池板都含有相同成分的——晶体硅。晶体硅被加工成晶片，制成光伏电池，将阳光转化为电能。近年来，太阳能产业对这种单一技术的依赖正在成为一种负担。由于供应链瓶颈，全球新安装太阳能发电能力的部署正在放缓。
幸运的是，晶体硅不是唯一可以利用太阳能的材料。在美国，科学家和制造商正在努力扩大碲化镉技术的产能。碲化镉是一种薄膜太阳能电池。顾名思义，它比传统的硅电池薄得多。如今，使用碲化镉的电池板约占美国公用事业公司太阳能发电市场的40%，约占全球太阳能市场的5%。
能源咨询公司Wood Mackenzie指出，光伏产业的发展已经进入了一个极其不稳定的时期，尤其是晶体硅的供应链。未来一年，碲化镉厂商占据更多市场份额的潜力巨大。
今年6月，美国太阳能制造商First Solar表示，将投资6.8亿美元，在俄亥俄州西北部建设第三座碲化镉太阳能工厂。2025年建成后，公司太阳能电池板产能将达到6 GW。这足以为大约100万美国家庭供电。俄亥俄州托莱多的另一家太阳能公司最近进入市场，正在生产用于住宅屋顶的碲化镉面板。美国能源部及其国家可再生能源实验室启动了一项2000万美元的计划，以加速碲化镉的研究和供应链的发展，目标是帮助美国太阳能市场的发展摆脱全球供应链的限制。First Solar目前是全球最大的薄膜电池制造商，向45个国家出口薄膜电池模块。
自20世纪90年代初以来，国家可再生能源实验室和第一太阳能公司的研究人员一直在合作开发碲化镉技术。镉和碲分别是冶炼锌矿和精炼铜的副产品。硅片连接在一起制成电池，镉和碲与其他导电材料一起，用大约1/10——头发直径的薄层材料——涂覆在玻璃上。
美国国家可再生能源实验室的科学家劳莱尔曼斯菲尔德说，与晶体硅电池技术相比，碲化镉技术有一些优势。例如，薄膜工艺比基于晶片的方法更节省材料。薄膜技术也非常适合柔性面板，例如覆盖背包或无人机的面板，或者集成到建筑外墙和窗户中的面板。更重要的是，薄膜面板在高温下性能更好，而硅板可能过热，导致发电效率降低。
而晶体硅在其他领域占据上风。例如，它们的平均效率(被太阳能电池板吸收并转化为电能的阳光的百分比)很高。从历史上看，硅面板的效率确实高于碲化镉薄膜电池，但差距正在缩小。目前工业化生产的硅板效率可达18% ~ 22%。第一太阳能报告称，其最新商用电池板的平均效率为18%。
然而，硅面板主导全球市场的主要原因很简单：成本。生产太阳能晶硅每瓦成本为0.24 ~ 0.25美元，低于其他技术路径。晶体硅的应用也比镉和碲更广泛、更便宜。随着硅板及相关组件工厂的不断扩张，制造和安装硅板的总成本仍在下降。目前，全球晶硅制造供应链约80%在中国。
第一太阳能表示，将不再报告碲化镉电池板的生产成本。自2015年以来，其碲化镉面板的成本每年都在下降。2015年，该公司报告的成本为每瓦0.46美元。随着产能的扩大，预计碲化镉等薄膜技术的制造成本也将下降。First Solar表示，在俄亥俄州开设新生产线后，将为太阳能市场提供成本最低的电池板。
当然，成本不是
第一太阳能首席执行官马克维德马尔(Mark vidmar)表示，该公司计划斥资6.8亿美元扩大产能，这是为了建立一个自给自足的供应链，并使美国太阳能行业与中国脱钩。该公司现有的太阳能电池板回收计划允许其多次重复使用材料，这可以进一步减少其对外国供应链和原材料的依赖。
第一太阳能公司和国家可再生能源实验室的科学家不断创新碲化镉技术，合作开发了一种新方法，在薄膜材料中掺杂铜和氯，以提高太阳能的利用效率。国家可再生能源实验室宣布，他们已经在科罗拉多州戈尔登的户外设施进行了25年的实地测试。由碲化镉面板组成的十二个面板阵列以原始效率的88%运行，这与硅系统的性能一致。根据国家可再生能源实验室的说法，实验的目标不是用碲化镉代替晶体硅，也不是建立另一种更先进的技术。碲化镉和晶体硅都在市场上占有一席之地，并有自己的应用市场。
