太阳能|被吹上天的“发电玻璃”，市场前景到底多大？_团队|玻璃|薄膜|论文|发电|太阳

一则“影响能源格局的发电玻璃，让美国印度急红了眼，却在中国成功问世”的消息近日在网络上传播。 “发电玻璃”到底是一项什么样的“ 黑科技”？它的成功问世又会对全球能源领域产生多大的影响呢？
经了解，原来这种“发电玻璃”又叫碲化镉太阳能电池，它并不是什么新颖的发明，也不是真正意义上让玻璃发电，而只是在两块普通玻璃之间，均匀的涂抹一层4微米厚的碲化镉光电材料，使原本绝缘的普通玻璃变成了可导电的导体。换句话说，发电的是薄膜而不是玻璃，这种技术是薄膜太阳能电池技术中的一种，在国际上早已实现量产。
“发电玻璃“旧闻翻炒
而上述新闻实际上是旧闻，碲化镉太阳能电池既非刚刚问世，也并非于最近有突破性进展。此时被重新翻炒的原因可能与近期光伏行业大火、多晶硅价格暴涨以及全国碳排放权交易市场启动有关。
早在2017年11月，网上就有过大量关于某团队在此项技术方面的宣传。其中不乏”中国又一位‘钱学森’“等用词，并称“发电玻璃”被誉为“挂在墙上的油田” 。
在这些宣传中，仅用55秒，就能生产一块全世界最大单体面积的碲化镉“发电玻璃” ，单片面积1.92平方米、重30公斤、年可发电260度至270度。此前，国际上最大的单片碲化镉薄膜发电玻璃面积仅为0.72平方米，所以，在单体面积涂抹技术方面，该团队获得了世界性突破。并且， 1.92平米发电玻璃的光电转化效率能高达17.8% 。

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图片来源：天眼查
由此看来，该团队的突破和贡献并非在于发明了碲化镉太阳能电池技术，而是在提升了单体面积涂抹技术，生产出了更大面积的单片碲化镉薄膜发电玻璃。
新闻中所称的17.8%的光电转化效率又处于什么水平呢？
据公开资料显示，目前实现碲化镉产业化的公司只有少数几家。其中，美国的第一太阳能（First Solar）是绝对霸主，占据几乎全部碲化镉组件的出货量。根据第一太阳能公布的数据，其实验室碲化镉太阳能电池的效率纪录为22.1% ，商业化组件的平均效率约为18% 。由此可见，该团队在光电转化效率上并未超越第一太阳能。
碲化镉薄膜发电玻璃至今产业化程度较低的一个重要原因是围绕其毒性和原料稀缺性的争议。碲化镉的两种原料中，镉有剧毒，虽然碲化镉玻璃不会释放镉，但依然需要进行妥善的回收处理；另一原料碲在全球范围内储量稀少，用作玻璃发电，经济效益不高，并且存在以后发现更重要的用途时，碲矿却已被开采完的风险。
在我国也曾有过几个碲化镉项目被叫停。 2019年3月，深赛格发公告称，公司决定停止建设深汕特别合作区碲化镉薄膜光伏产业基地项目；2019年5月，凯龙股份公告，公司决定终止实施碲化镉薄膜太阳能电池组件项目。上述项目都是在2018年国家推行光伏新政，光伏市场大震荡之后夭折，也反映出碲化镉薄膜光伏组件成本在当时的市场中难以形成有效竞争力，有较大投资风险，碲化镉项目污染大，环评批文较难取得等问题。
那么，自称发明了碲化镉发电玻璃的某团队在学术上有哪些成就呢？采访人员查询了国内外网站，除了关于“钱学森第二”的文章，鲜少能查到其他相关内容。在统计全世界科学家论文及被引用次数最权威的网站Google Scholar上查不到该团队，仅在Reserch Gate网站上查到该团队领头人作为第一作者的科研论文四篇，令人疑惑的是，其所著论文与光伏、碲化镉没有任何关系。
衡量一个科学家科研水平的最重要的指标之一就是他所著科研论文的被引用次数，而上述四篇论文合计被引用次数只有15次。对比其论文中出现的另一个作者合计4.3万次的被引用量，这位第一作者的科研能力成谜。
晶硅与薄膜之争
一直以来，晶体硅和薄膜太阳能电池是光伏行业的两大技术阵营，其中晶体硅在过去和现在都主导着全球光伏市场。薄膜太阳能电池又可以分为硅基薄膜太阳能电池、化合物薄膜太阳电池（如碲化镉、铜铟镓硒及砷化镓薄膜电池等）、有机和染料敏化太阳能电池三类。
在各类薄膜光伏电池中，硅基薄膜光伏电池的转换效率最低，铜铟镓硒薄膜电池的转换效率最高，但是其发展受困于生产成本较高、工艺未标准化、铟和镓的蕴藏量有限等问题。
而碲化镉（CdTe）薄膜光伏电池则具有以下几个优点：

制造成本低：与其他太阳能电池相比，碲化镉薄膜电池结构简单，因此制造成本较低；
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32% ，高于晶硅、砷化镓等其他类型的太阳能电池；
温度系数低：温度系数比晶体硅太阳能电池低一半左右，所以更适合于高温、沙漠及潮湿地区等严苛应用环境；
弱光效应好：无论在清晨、傍晚，还是阴云雨天等弱光环境下都能发电，具有比晶硅电池长得多的发电时间；
环境友好：与外界的担忧相反，虽然镉元素有剧毒，但碲化镉是稳定的化合物，能被安全使用。碲化镉被密封在两块玻璃之间，常温下没有镉的释放。即使在1100℃的高温下， 99.96%的碲化镉都被熔化的两块玻璃封住而没有泄露。而其他几种太阳能电池及燃煤其他能源也有镉的排放，碲化镉玻璃的镉排放量反而是最低的。

因此，相比于其他几种薄膜太阳能电池，碲化镉电池得到了较为迅速的发展，成为仅次于晶体硅的第二种最常见的光伏技术，目前占世界市场份额的5% 。但由于技术壁垒极高，目前全球范围内有量产能力的碲化镉电池企业仅有美国第一太阳能、德国Calyxo及中国的少数几个企业。其中能够大规模生产碲化镉薄膜光伏组件的企业只有美国第一太阳能一家，其产量约占全球总产量的95%以上。
技术上，尽管碲化镉电池的理论效率高达32% ，并早在1993年实验室效率已达16% ，但在随后的18年里迟迟未能突破，其主要原因是薄膜沉积工艺和界面工程水平较低，导致效率损失居高不下。第一太阳能在2011年实现了效率突破，但又进入了提效的瓶颈期。
碲化镉竞争格局
在我国，致力于碲化镉薄膜电池研发及生产的企业包括龙焱能源科技(杭州)有限公司（与赛格股份合资成立赛格龙焱、与凯龙股份合资成立凯龙龙焱、与浙江能源合资成立浙能龙焱）、中建材（成都中建材光电、中国建材凯盛科技集团等）、中山瑞科新能源有限公司等。
其中，成立于2008年的龙焱能源，其创始人吴选之从事太阳能电池技术研究近40年，是中国第一条非晶硅薄膜太阳能电池中试生产线项目的领导者，也是时为国家科委“七五攻关项目”“206位功臣”之一、第一批享受国务院专家津贴的科技人员。
2011年，龙焱能源建成国内第一条具有完全自主知识产权和规模量产能力的全自动化碲化镉电池生产线，实现了碲化镉薄膜光伏电池产业化技术的全国产化。
2017年9月，成都中建材光电材料有限公司生产出世界第一块大面积碲化镉薄膜弱光发电玻璃；2017年12月，泰州中建材光电碲化镉薄膜太阳能发电玻璃项目一期工程开工，首期规划两条年产100MW碲化镉薄膜发电玻璃生产线；2017年12月，中建材凯盛年产300MW碲化镉发电玻璃生产线项目开工；2019年11月，中建材碲化镉发电玻璃项目株洲醴陵开工，总投资100亿，将建设30万千瓦产能的碲化镉薄膜太阳能发电玻璃生产线；2020年1月，雅安中建材300兆瓦碲化镉发电玻璃项目开工。
成立于2015年的瑞科新能源是碲化镉电池界的后起之秀，其控股股东为明阳智能。瑞科新能源的碲化镉组件量产效率接近16% ，实验室效率超过20% ，并已研制出拥有自主知识产权的核心真空镀膜设备。
目前国内已实现碲化镉薄膜发电玻璃落地应用的建筑包括：成都双流国际机场、成都川开电气、张家口市民中心、上海松江机器人工业园大楼、山西省政府大楼、成都智慧中心、攀枝花石墨碳工业园、九寨沟黄龙高原机场、安徽桐城工业区大型厂房等。
碲化镉光伏产品在光伏建筑一体化领域比起晶硅光伏更具优势。但业内专家告诉《国际金融报》采访人员， “碲化镉薄膜发电玻璃在光伏电站投资领域，很难撼动晶硅光伏的绝对主导地位。晶硅庞大的产业链已形成规模优势，更大的产业规模可以迅速拉低产品成本。而目前碲化镉生产线相比规模偏小，在全球范围内仅有第一太阳能能与晶硅巨头正面抗衡，较小的规模较难降低成本。 “
不仅在与晶硅太阳能电池的竞争中差距较大，在与同是薄膜太阳能发电技术之一的铜铟镓硒薄膜电池的竞争中，碲化镉也未占据太多优势。今年3月，中建材凯盛科技集团公告，经美国国家可再生能源实验室(NREL)测试证实，其铜铟镓硒太阳能电池组件的光电转换效率达到19.64% 。
汉能控股集团、中建材凯盛、中国神华在铜铟镓硒领域也都早有布局。
中建材凯盛在江苏徐州和安徽蚌埠分别投资建设300兆瓦铜铟镓硒薄膜太阳能电池生产及设备制造项目；2017年12月，中国神华与上海电气合资设立重庆神华，总投资75亿元，分三期实施建设铜铟镓硒薄膜太阳能电池组件项目；汉能集团则早在2018年就建成600兆瓦铜铟镓硒薄膜太阳能电池项目。
在光伏产业的竞争中，想要增强竞争力，扩大市场份额，提升电池效率，实现降本增产是唯一途径，碲化镉薄膜与铜铟镓硒薄膜电池一样，都还有很长的路要走。
见习采访人员赵艺
编辑王丽颖
责任编辑孙霄
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