碲化镉发电玻璃是否反光（当玻璃也能发电）

去年八月，“全球第四座、亚洲第一座”的专业货运枢纽机场——鄂州花湖机场正式投运。

作为国家重点枢纽口岸示范工程，鄂州花湖机场响应国家碳达峰碳中和政策要求，坚持绿色、低碳的发展理念，以绿色节能、清洁能源等关键技术为支撑，以绿色建材、数字建造、智慧管理为主线，全力打造绿色机场新标杆，为双碳目标工作贡献力量。

在其综合楼和宿舍楼的东、西、南三个立面安装的近6000块不同尺寸、不同透光度的碲化镉光伏发电玻璃引发了人们的关注。

结构和原理

碲化镉发电玻璃在技术上被称为碲化镉薄膜太阳能电池，它由碲化镉（CdTe）有机光电材料覆盖普通玻璃制成，这种材料能将普通玻璃从绝缘体变成能够发电的太阳能电池。

碲化镉是一种重要的Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体材料，形状呈黑色晶体颗粒或粉末，熔点达1041℃。碲化镉化学键的键能高达5.7eV，是镉元素在自然界中最稳定的化合态之一。碲化镉在常温下化学性质稳定，且不溶于水、弱酸，在工业生产和使用过程中比较安全。

碲化镉光能吸收系数高，通过掺入不同杂质能获取N型（电子型）或P型（空穴型）半导体材料，可用于核辐射探测器（医学用）、红外电光调制器、红外探测器、红外透镜和窗口等器件制造。在光伏领域，碲化镉被视为制备大尺寸太阳能薄膜电池的关键原材料。仅仅2μm（微米）厚度的碲化镉薄膜，在标准AM（大气质量）1.5条件下光学吸收率超过90％，最高理论转换效率高达33％，因此太阳能成为碲化镉最大的应用领域。通常情况下，光伏行业需要用到5N纯度（99.7%）的碲化镉。

碲化镉薄膜太阳能电池通常有五层材料组成，即玻璃衬底、透明导电氧化层（TCO层）、硫化镉（CdS）窗口层、碲化镉（CdTe）吸收层、背接触层和背电极。

1、玻璃衬底：主要对电池起支架、防止污染和提供采光角度的作用。其超白钢化处理的钢化玻璃，透光率必须高于91%以上；

2、透明导电氧化层：透光和导电的作用；

3、硫化镉窗口层：n型半导体，与p型碲化镉吸收层组成p-n结；

4、碲化镉吸收层：它是电池的主体吸光层，与n型的硫化镉窗口层形成的p-n结是整个电池最核心的部分；

5、背接触层和背电极：为了降低碲化镉和金属电极的接触势垒，引出电流，使金属电极与碲化镉形成欧姆接触（金属与半导体接触时可以形成非整流接触，即欧姆接触，它不产生明显的附加阻抗，而且不会使半导体内部的平衡载流子浓度发生显著的改变。）。背板作用：密封、绝缘、防水（一般都用TPT、TPE等材质必须耐老化）。

这些涂层和阳光的关系其实就与充电电池和充电用的交流电的关系一样，涂层就类似充电电池，太阳光类似为电池充电的交流电，太阳光照射到“发电玻璃”上，玻璃就开始发电。这和插上电源后，充电电池开始充电是一个道理。

此外，整个系统还需要接线盒和铝合金保护层压件：

接线盒：保护整个发电系统，起到电流中转站的作用，如果组件短路接线盒自动断开短路电池串，防止烧坏整个系统接，线盒中最关键的是二极管的选用，根据组件内电池片的类型不同，对应的二极管也不相同。

铝合金保护层压件：起一定的密封、支撑作用。

优势

碲化镉发电玻璃是一种“一材多能”、绿色、节能、创能的能源型建筑材料，拥有发电能力强、温度系数低等特点，非常适合应用于分布式、构件化、集成化的绿色建筑。

其优势可归纳为以下几点：

1、碲化镉的禁带宽度（禁带宽度是半导体的一个重要特征参量，其大小主要决定于半导体的能带结构，即与晶体结构和原子的键合性质等有关）为1.45eV，是与地面太阳能光谱最匹配的太阳电池吸收层材料；

2、碲化镉是直接带隙材料（直接带隙材料就是导带最小值（导带底）和价带最大值（价带顶）在k空间中处于同一位置的半导体。电子要跃迁到导带上产生导电的电子和空穴（形成半满能带）只需要吸收能量），吸收系数>105/cm，是硅材料的100倍；

3、温度系数（温度系数是材料的物理属性随着温度变化而变化的速率）低：碲化镉禁带宽度高于晶硅，温度系数约为晶硅的一半，夏季组件的温度可超过65℃，由于温度升高造成的功率损失碲化镉组件要比晶硅组件少10％左右；

4、热斑效应小：碲化镉薄膜组件是长条子电池设计，减少了热斑效应，在提高发电能力的同时，改善了产品寿命和安全性（在一定条件下，一串联支路中被遮蔽的太阳电池组件，将被当作负载消耗其他有光照的太阳电池组件所产生的能量。被遮蔽的太阳电池组件此时会发热，这就是热斑效应）；

5、色彩均匀，美观大方：大面积碲化镉光伏组件色彩均匀，美观，整体感强，特别适合于对美观要求较高的建筑；

6、发电效率高：碲化镉电池理论极限转化效率32％-33％;目前小面积电池光电转换效率世界记录为22.1％， 组件效率19％，并且还有较大的提升空间;

应用

除了鄂州花湖机场，碲化镉发电玻璃的应用还有这些：

1、世界十大高原机场——九寨黄龙机场，海拔高度3450米，昼夜温差大，年最低温度低于零下20度，冬季取暖时间长、用电量大。碲化镉发电玻璃应用方案解决了机场光伏建筑一体化、能源供给、智慧发电带来的相关问题，对降低机场能耗成本的效果突出。

2、上海松江凯盛机器人大楼，全国第一个城市中心的碲化镉发电玻璃综合集成项目，将碲化镉发电玻璃与LOW-E采光玻璃幕墙完美结合，为建筑赋予独特的工业美学。该项目装机功率为400kWp，可实现年平均23万度的发电量，每年可节约80吨标准煤的使用，实现227吨二氧化碳的减排。

3、绿色冬奥示范工程——张家口帝达世博广场改造项目，该项目原本只是一栋普通的商业大厦。为迎接2022年冬奥会，提升张家口城市形象，改善民生服务，张家口政府将它改造成市民中心，碲化镉发电玻璃以其独具的建筑美学和低碳创能特性，使其快速成为张家口市的地标中心，还为它提供了可持续性的能源供应，这座地处中心城区的清洁能源“发电站”，实现了能源变革与新型建筑的完美结合。

4、奥运走廊——张家口赤城县大型山地修复电站项目。该项目装机容量12MW，年发电量2350万度。面积10万平米，碲化镉发电玻璃用量5.2万片。该项目是我国第一个大型碲化镉发电玻璃地面电站，属于荒漠修复项目。利于发电玻璃修复了裸露的地表，而且在光照条件不利的北坡均可使用。起到凝聚露水，滋养土地，让趋于荒漠化的土地恢复了植被，是生态环境修复和碳减排的示范案例，实现了在相同规模情况下，发电量超过晶硅8.8%，在当地同规模电站中排名第一。

5、丽江水泥厂外立面改造项目，该项目位于丽江古城旁，毗邻旅游干线丽宁公路，作为水泥行业BIPV（光伏建筑一体化）应用试点，采用碲化镉发电玻璃对水泥厂进行美化，避免工业园区对道路沿线风景的影响，打造“花园水泥厂”，同时补给园区用电，实现节能减排，助力传统工业转型升级。

图片来源于网络

资料来源：

http://www.chinaglassnet.com/info_main/202261/42761.html

https://www.xianjichina.com/news/details_294593.html

https://www.thepaper.cn/newsDetail_forward_17723081

http://news.sohu.com/a/571411844_121123902

https://www.ruanfujia.com/236139/

https://baike.baidu.com/item/空穴型半导体/10891533?fromtitle=P型半导体&fromid=1529850&fr=aladdin

https://zhidao.baidu.com/question/1823959390117388908.html

https://cbgc.scol.com.cn/news/3085404

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