理论教育 如何优化碲化镉组件的年产量限制?

如何优化碲化镉组件的年产量限制?

时间:2023-06-23 理论教育 版权反馈
【摘要】:相比当前碲化镉组件约为2GWp的实际年产量,碲化镉未来增长的空间不是无限的。以碲原料当前500~550吨的年产量计算,碲化镉将会在46年后达到其最大瓦数并且碲的储量将消耗殆尽。太阳电池产业目前消耗了约全球10%的银产量。基于原材料现在的年产量,碲化镉和铜铟镓硒组件的生产速率被限制在每年几十吉峰瓦的水平。这与2.4TWp的年安装量需求相去甚远。表5.4 基于当前各种技术限制材料的年产量估计的当前产业化太阳电池技术最理想的最大年产量[6]

如何优化碲化镉组件的年产量限制?

原材料的生产速度限制了不同电池技术的应用速度[6]。在稳定状态下,保持太阳组件总安装量为60TWp,组件平均寿命为25年,则太阳组件年安装量需为2.4TWp。在初期积累阶段,最好能以每年超过2.4TWp的速度快速形成太阳能光伏的容量。如下述分析所指出的,实际上将所有现有的商业电池技术的产能综合起来,即使在最佳状态下,最大可能的应用速度约为每年500GWp。

2011年,碲的年产量为500~550吨[14]。这给出了碲化镉组件最大的生产量约为每年10.8GWp。相比当前碲化镉组件约为2GWp的实际年产量,碲化镉未来增长的空间不是无限的。考虑到目前所有类型的太阳电池总产量大约是每年30GWp且太阳电池行业整体仍将快速地成长,碲化镉的市场份额在未来将可能持续地降低。以碲原料当前500~550吨的年产量计算,碲化镉将会在46年后达到其最大瓦数并且碲的储量将消耗殆尽。

与铟2011年的产量662吨相比,镓在2011年的产量大约为292吨[14]。铜铟镓硒组件的应用速度可受限于这两种材料之一。如果镓是限制材料,并把全部镓都仅用于铜铟镓硒太阳电池,那么铜铟镓硒组件的年应用速度将被限制在114GWp左右。如果铟是限制材料,并把全部铟都仅用于铜铟镓硒太阳电池,那么铜铟镓硒组件的年应用速度将被限制在67.1GWp左右。因此,铟更可能成为铜铟镓硒组件发展的限制因素。以每年67.1GWp计算,在17年后铜铟镓硒将达到其最大瓦数并且铟的储量将消耗殆尽。

银的年产量约为24000吨[4],这允许最多每年458GWp晶体硅组件。实际上,晶体硅组件的年产量将可能被限制在200~300GWp。在2012年,太阳能电池组件的年产量达到30GWp,其中89%为晶体硅组件。太阳电池产业目前消耗了约全球10%的银产量。假设太阳电池产业保持2005年至今每年50%的增长速度,那么晶体硅组件的生产规模只需要6年就能达到300GWp,届时它将消耗全球大部分的银原料。届时,银的价格可能会因为原料短缺而猛涨。另一方面,以目前的消耗速度,银可能在23年内被消耗殆尽。

表5.4总结了当前每种产业化太阳电池技术在限制材料当前生产速率下最高可能的应用速率。薄膜硅没有被列出,因为银和铟更适合用于晶体硅和铜铟镓硒。基于原材料现在的年产量,碲化镉和铜铟镓硒组件的生产速率被限制在每年几十吉峰瓦的水平。最大的数字来自最理想情况下晶体硅组件,每年超过450GWp。在最理想的情况下,各种电池技术总的年产量约为536GWp。更可能的实际情况是每年300GWp左右。这与2.4TWp的年安装量需求相去甚远。(www.daowen.com)

表5.4 基于当前各种技术限制材料的年产量估计的当前产业化太阳电池技术最理想的最大年产量[6]

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注:薄膜硅未列出,因为该技术与铜铟镓硒竞争铟且与晶体硅竞争银。

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