近日，由成都中建材光電材料有限公司承擔(dān)的科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目取得重大關(guān)鍵技術(shù)突破，新技術(shù)在降低制造成本的同時(shí)，大幅提高了光電轉(zhuǎn)換效率。運(yùn)用該項(xiàng)技術(shù)生產(chǎn)的大面積(1.92 m2)碲化鎘薄膜弱光發(fā)電玻璃，填補(bǔ)了國內(nèi)智能“發(fā)電玻璃”空白。

“發(fā)電玻璃”又叫碲化鎘薄膜太陽能電池，是綠色、可回收、可發(fā)電的多功能建筑材料，被譽(yù)為“掛在墻上的油田”。第一個(gè)碲化鎘薄膜太陽能電池是由RCA實(shí)驗(yàn)室在CdTe單晶上鍍上In的合金制得的，其光電轉(zhuǎn)換效率為2.1%。1982年，Kodak實(shí)驗(yàn)室用化學(xué)沉積法在P型的CdTe上制備一層超薄的CdS，制備了效率超過10%的異質(zhì)結(jié)p-CdTe/n-CdS薄膜太陽能電池。這是現(xiàn)階段碲化鎘薄膜太陽能電池的原型。20世紀(jì)90年代初，碲化鎘薄膜太陽能電池已實(shí)現(xiàn)了規(guī)模化生產(chǎn)，但市場發(fā)展緩慢，市場份額一直徘徊在1%左右。目前碲化鎘薄膜太陽能電池在實(shí)驗(yàn)室中獲得的最高光電轉(zhuǎn)換效率已達(dá)到17.3% 。其商用模塊的轉(zhuǎn)換效率也達(dá)到了10%左右。我國CdTe薄膜電池的研究工作開始于上世紀(jì)80年代初。內(nèi)蒙古大學(xué)采用蒸發(fā)技術(shù)、北京太陽能研究所采用電沉積技術(shù)(ED)研究和制備碲化鎘薄膜太陽能電池，后者研制的電池轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了5.8%。80年代中期至90年代中期，研究工作處于停頓狀態(tài)。90年代后期，四川大學(xué)太陽能材料與器件研究所，在馮良桓教授的帶領(lǐng)下在我國開展了碲化鎘薄膜太陽能電池的研究，在“九五”期間，承擔(dān)了科技部資助的科技攻關(guān)計(jì)劃課題：“Ⅱ-Ⅵ族化合物半導(dǎo)體多晶薄膜太陽電池的研制”，教授采用近空間升華技術(shù)研究碲化鎘薄膜太陽能電池，并取得很好的成績。最近電池轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)突破13.38%，進(jìn)入了世界先進(jìn)行列。“十五”期間，CdTe電池研究被列入國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃“863”重點(diǎn)項(xiàng)目。

經(jīng)過多年幾代科學(xué)工作者的不懈努力，我國正處于實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)研究到應(yīng)用產(chǎn)業(yè)化的快速發(fā)展階段，CdTe電池的研究，從原來的只有內(nèi)蒙古大學(xué)、四川大學(xué)、新疆大學(xué)等幾家科研院所進(jìn)行，到今年的四川阿波羅太陽能科技開發(fā)股份有限公司新型薄膜CdTe/CdS太陽能電池核心材料產(chǎn)業(yè)化(為期兩年，將建設(shè)擁有年產(chǎn)碲化鎘50噸的生產(chǎn)線、硫化鎘10噸生產(chǎn)線)，使我國在CdTe電池產(chǎn)業(yè)化將得到長足發(fā)展，從而使我國碲化鎘薄膜太陽能電池產(chǎn)業(yè)快速步入世界先進(jìn)行列。

經(jīng)過多年的艱苦攻關(guān)，研發(fā)團(tuán)隊(duì)在關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)上取得重大突破，一是采用獨(dú)特的石墨舟設(shè)計(jì)以及控制薄膜沉積腔體中的氣氛運(yùn)動(dòng)方向，實(shí)現(xiàn)在同一個(gè)腔體內(nèi)連續(xù)的沉積硫化鎘和碲化鎘薄膜。二是采用加熱管逐級(jí)加熱的方式，有效的保證了大尺寸玻璃襯底的溫度均勻性，解決了大面積硫化鎘與碲化鎘薄膜均勻性沉積問題，全面積膜層均勻性可控制在10%以內(nèi)，解決了產(chǎn)品尺寸的限制，產(chǎn)品尺寸可以由典型的1.2米×0.6米增加到1.6米×1.2米，這將降低電池組件應(yīng)用中的安裝成本。三是采用不同材料先后沉積鍍膜的方式制作碲化鎘薄膜太陽能電池的非銅基背接觸，有效的保障了電池的長期穩(wěn)定性。

項(xiàng)目獲得了2項(xiàng)國家發(fā)明專利，7項(xiàng)國家實(shí)用新型專利。上述關(guān)鍵技術(shù)的突破，使得小面積電池性能明顯提高，轉(zhuǎn)化效率達(dá)到17.81 %，組件級(jí)電池轉(zhuǎn)化效率達(dá)到13 %以上，輸出功率達(dá)到251.484 Wp，組件成本測算在2.8-2.9 元/瓦。

目前，四川具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的大面積碲化鎘薄膜發(fā)電玻璃生產(chǎn)線已經(jīng)正式投產(chǎn)，一塊1.92m2的玻璃，一年可發(fā)電260—270度。這種顛覆性玻璃的推廣應(yīng)用，有望取代所有普通玻璃幕墻，讓建造物全部都變成發(fā)電站，為大規(guī)模光伏建筑一體化的實(shí)施奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

·關(guān)于成都中建材光電材料有限公司

成都中建材光電材料有限公司位于雙流區(qū)西航港經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)空港二路558號(hào)，成立于2009年12月16日，注冊資本2.337億元，系央企控股高科技企業(yè)。公司依托中國建材集團(tuán)在世界建筑材料行業(yè)的領(lǐng)先技術(shù)與市場優(yōu)勢，致力于碲化鎘弱光發(fā)電玻璃的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化，高純金屬半導(dǎo)體材料的生產(chǎn)與銷售以及光伏系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝和運(yùn)營。在國家戰(zhàn)略的引領(lǐng)下，公司完成了光電材料上下游產(chǎn)業(yè)鏈整合，未來將形成以碲化鎘弱光發(fā)電玻璃為核心，稀散金屬材料和石墨烯材料為重要支撐的三大業(yè)務(wù)板塊，打造四川新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)，助力中國新能源、新材料產(chǎn)業(yè)騰飛。

世界第一條擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)工業(yè)4.0的年產(chǎn)100兆瓦碲化鎘弱光發(fā)電玻璃示范生產(chǎn)線，也是世界第一條能夠制備大面積碲化鎘發(fā)電玻璃的生產(chǎn)線，解決了高純光電材料合成、鍍膜、熱處理、封裝等方面的技術(shù)難題，是建材領(lǐng)域的一場技術(shù)革命，打破了西方的技術(shù)封鎖，填補(bǔ)了我國沒有規(guī)?；诨k弱光發(fā)電玻璃生產(chǎn)線的技術(shù)空白。這條生產(chǎn)線使中國從建筑玻璃大國提升到電子玻璃強(qiáng)國，為下一步進(jìn)入半導(dǎo)體強(qiáng)國做好了技術(shù)準(zhǔn)備，引領(lǐng)出一個(gè)全新的智能化的新型綠色建材新工業(yè)。生產(chǎn)線已獲得國家發(fā)改委 “增強(qiáng)制造業(yè)核心競爭力重大工程”專項(xiàng)支持1.59億元。

成功下線的碲化鎘弱光發(fā)電玻璃是最有希望實(shí)現(xiàn)完全平價(jià)上網(wǎng)的新能源產(chǎn)品，在新型建筑材料領(lǐng)域具有巨大的發(fā)展空間，是用科技創(chuàng)新推動(dòng)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的典范。公司的大尺寸碲化鎘發(fā)電玻璃一經(jīng)問世就引起全球的廣泛關(guān)注，我們的技術(shù)引領(lǐng)了碲化鎘產(chǎn)業(yè)界一個(gè)新的世界技術(shù)潮流?，F(xiàn)已實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)換效率17.8%，小組件轉(zhuǎn)化效率14.5%，為國內(nèi)領(lǐng)先水平。