什么是碲化镉？碲化镉薄膜光伏的应用优势有哪些？

在太阳能发电的大家庭里，晶体硅光伏组件早已为人熟知，但有一种“薄如蝉翼”的光伏技术正在悄然崛起——碲化镉薄膜光伏。它不仅能像玻璃一样嵌入建筑幕墙，还创造了“25年户外衰减＜0.5%”的可靠性奇迹，稳稳占据薄膜光伏领域的主导地位。这个听起来有点陌生的“碲化镉”，究竟是何方神圣？又凭什么在光伏赛道中脱颖而出？

什么是碲化镉

先搞懂核心：碲化镉是啥？从化学本质来说，它是由碲和镉两种元素组成的化合物半导体，化学式为CdTe，外观呈棕黑色晶体粉末。作为一种Ⅱ—Ⅵ族化合物半导体材料，它有着天生适合光电转换的“体质”——晶体结构为闪锌矿型，属于直接跃迁型能带结构，这意味着它吸收太阳光的效率极高。普通晶体硅需要上百微米厚度才能有效吸收阳光，而碲化镉仅需2微米厚的薄膜，就能在标准光照条件下吸收超过90%的阳光，这也是它能做成“薄膜”形态的关键原因。

不过，单独的碲化镉材料无法直接发电，它需要形成精密的多层结构才能实现光电转换。典型的碲化镉薄膜太阳能电池从迎光面到背电极，依次由玻璃基板、透明导电层、硫化镉窗口层、碲化镉吸收层和背接触层组成。当太阳光穿透玻璃基板和透明导电层后，核心的碲化镉吸收层会捕获光子能量，激发产生电子-空穴对，随后在内建电场作用下，电子和空穴定向移动形成电流，完成从光能到电能的转化。这种多层薄膜结构不仅轻薄，还为其后续的多元化应用奠定了基础。

碲化镉的三大优势

能称霸薄膜光伏领域，碲化镉靠的是三大核心优势，其中“25年户外年衰减＜0.5%”的超稳定性能是重中之重。对于光伏组件而言，传统晶体硅组件在25年使用周期后，功率通常会衰减至初始值的84.8%左右，且首年会有光致衰减。而碲化镉组件凭借独特的材料特性，从根源上避免了避免了晶体硅常见的光致衰减效应。美国国家可再生能源实验室的长期实证测试显示，碲化镉组件连续运行27年后，发电效率仍能保持在88%以上。这意味着它在30年的设计寿命内，能持续稳定地输出电能，全生命周期的发电量更具保障。

高效的光电转换能力和优异的环境适应性（耐折腾），是碲化镉的另外两大“杀手锏”。它的禁带宽度约为1.46 eV，这个数值恰好匹配太阳光谱的最佳吸收范围，单结电池的理论光电转换效率高达 28%。目前商业化的碲化镉组件转换效率已达到16%–18% 的区间水平，头部企业产品可突破 17%，处于国际领先梯队，而实验室研发的碲化镉基叠层电池（如 CdTe/CIGS、CdTe / 钙钛矿叠层）效率更是突破了更高瓶颈。

在复杂环境下（耐高温和低温），碲化镉的表现同样出色，它的弱光响应范围更广，清晨、傍晚、阴天甚至雾霾天仍能稳定发电，实际应用场景中年等效发电时长比晶体硅组件多出约 5%–10%；其功率温度系数仅为-0.25%/℃至-0.28%/℃，远优于晶体硅的-0.35%/℃至-0.45%/℃，在夏季高温环境下发电量损失更小；同时，它对局部阴影不敏感，几乎没有热斑效应风险，使用安全性更高。

低成本优势，进一步巩固了碲化镉（CdTe）薄膜光伏组件的市场地位。碲化镉的核心原材料碲（Te）和镉（Cd），主要源于铜、锌等金属冶炼过程中的副产品，无需专门开采对应矿产，原料供应稳定且成本可控。同时，其薄膜制备工艺路线简洁，可依托成熟的规模化量产技术实现高效生产，度电成本显著低于传统晶体硅光伏组件。

可能有人会担心碲化镉中镉元素的毒性问题，但实际应用中这一顾虑完全可以消除。商业化的碲化镉组件经过严格的密封处理，镉元素被牢牢锁定在组件内部，不会对环境造成污染；同时，成熟的回收体系可在组件寿命到期后实现材料循环利用，进一步降低环境影响。

碲化镉薄膜光伏的应用规模和市场趋势

全球市场层面：“据最新行业调研数据显示，2024年全球碲化镉（CdTe）薄膜太阳能电池市场规模约为 61.19 亿美元。受益于效率提升、制造成本下降以及在高温、弱光环境下的优异表现，该技术作为目前商业化最成熟的薄膜光伏路线，正迎来新一轮增长。

预计到2031年，全球市场规模将攀升至 141.5 亿美元，在2025-2031年期间的年复合增长率（CAGR）高达 13.0%。随着全球能源转型的加速，碲化镉电池凭借其低碳足迹和在建筑光伏一体化（BIPV）领域的独特优势，其战略价值正愈发凸显。

国内市场中：国内市场方面，中国已成为全球碲化镉薄膜太阳能电池的核心生产基地。在‘双碳’战略引领下，国务院《2024—2025年节能降碳行动方案》及住建部BIPV专项政策形成‘双重驱动’，明确要求2025年新建公共机构及厂房屋顶光伏覆盖率力争达到50%。

据测算，我国工商业屋顶及建筑立面蕴含着巨大的潜在安装面积（超 80亿平方米 量级），但当前光伏安装渗透率尚不足 10%，存量替代空间广阔。叠加碲化镉技术在弱光响应、高温性能以及建筑一体化（BIPV）方面的独特优势——如可定制透光率、色彩及大尺寸规格，完美契合现代建筑美学与节能需求。在政策强制性指标与市场对绿色建筑追求的双重作用下，碲化镉技术在国内市场的增长空间极为广阔。”

产能与技术方面：在产能与技术层面，国内头部企业正加速战略布局。中建材凯盛集团依托‘3+1’战略，在成都、邯郸、瑞昌等多地落地产线；龙焱能源、中山瑞科等领军企业亦持续扩产，推动产业规模快速提升。

技术指标上，行业量产组件的光电转换效率已稳步提升至 17% 左右，部分头部企业的小面积电池实验室效率已突破 21%-22%，正加速逼近国际巨头 First Solar 的技术红线。尤为关键的是，核心生产装备正逐步实现国产替代——激光划线、镀膜设备等关键环节已打破国际垄断，实现了整线装备的自主可控。这一系列突破不仅大幅降低了制造成本，更从根本上夯实了我国碲化镉薄膜太阳能电池产业的全球竞争力。”

碲化镉薄膜光伏的应用场景与经典案例

目前，碲化镉薄膜光伏凭借弱光响应好、温度系数低、可柔性定制等特性，应用场景已实现多元化拓展，核心集中在以下四大领域：

✅建筑光伏一体化（BIPV）

这是其最大的应用场景。与传统晶硅组件相比，碲化镉薄膜组件透光率可调、颜色丰富，更适配建筑美学需求。

光伏幕墙： 取代传统的玻璃幕墙或石材幕墙，既透光美观又能发电。例如在写字楼、博物馆、机场的立面应用。

光伏屋顶 / 采光顶：用于工业园区屋顶、车站雨棚等，特别是对于有采光需求的场馆（如温室、植物园）。

湖北联投科技产业大厦

武汉绿色建筑标杆项目（158米超高层）。通过在南、东立面安装碲化镉发电玻璃幕墙（“发电翅”），实现了从耗能到产能的转变。

关键数据： 年发电量达 30.67万kWh（约占建筑总用电量的15%-20%），每年可节省电费 超20万元，减少碳排放约 245吨。

✅交通领域

交通场站及廊道： 涵盖矿山运输廊道、高速公路服务区雨棚、公交站台遮雨棚等小型场景；同时适配大型交通枢纽，如机场航站楼的立面光伏幕墙与屋顶发电系统。

四川久马高速公路“自发热”融雪

这是一个非常具有科技含量的创新应用。在平均海拔3300米的四川久马高速公路， 这里应用了碲化镉发电智能融雪化冰系统。简单来说，就是给公路铺上了“电热毯”。护栏和声屏障上安装了碲化镉发电玻璃，它在弱光环境下也能发电。这些电能被储存起来，当智能控制系统检测到路面有积雪或结冰风险时，就会启动埋设在沥青层下的发热网（石墨烯-PTC复合发热网），实现“雪落即融”。

✅市政与文旅项目

景观构筑物：如码头的风雨廊、公园的彩虹步道、历史街区改造等，利用其可定制颜色（如红、橙、蓝等）的特点，兼具装饰性和功能性。

湄洲岛宫下码头风雨廊

该项目入选2025年住建部城市更新典型案例。采用了成都中建材的三叠层碲化镉发电玻璃，与码头标志性风雨廊有机融合。产品具备抗台风、耐盐雾、易清洁的特性，不仅兼顾了发电功能与彩虹景观效果，更是既有建筑绿色化改造的典范。

采用成都中建材三叠层碲化镉发电玻璃，与码头标志性风雨廊融合，抗台风、易清洁，兼顾发电与景观，是既有建筑绿色化改造的范本。

✅极端环境地区

高寒 / 高湿地区： 由于其低温发电性能衰减小（零下 40℃环境下仍稳定运行），且组件封装工艺耐盐雾、耐湿热腐蚀，非常适合在北方严寒地区。

哈尔滨公交站台候车亭

哈尔滨公交站台利用碲化镉组件作为顶棚，所发电能可满足站台 LED照明和手机充电 等低功耗设备的用电需求，是寒冷地区市政设施微网应用的代表。

碲化镉薄膜光伏代表企业

龙焱能源科技（杭州）股份有限公司

公司成立于2008年，由国际光伏专家吴选之教授等人创建。公司总部位于杭州，是国家级专精特新“小巨人”企业。其核心业务为碲化镉薄膜太阳能电池的研发、生产与销售，产品涵盖标准薄膜组件、BIPV组件等，广泛应用于光伏建筑一体化领域，打破了国外技术垄断，实现了完全自主研发的碲化镉薄膜太阳能技术产业化。

东方日升（常州）新能源有限公司

东方日升（常州）新能源有限公司是东方日升新能源股份有限公司的全资子公司，成立于2017年。作为国家级高新技术企业，该公司专注于碲化镉（CdTe）薄膜太阳能电池组件的研发与制造。依托母公司强大的研发实力，其常州基地拥有数百兆瓦级产能，致力于推动碲化镉薄膜技术的产业化应用，产品广泛应用于光伏建筑一体化（BIPV）等领域，是目前国内少数实现碲化镉薄膜组件大规模量产的企业之一。

北京中科润华科技有限公司

北京中科润华科技有限公司（2024年成立）是一家专注于碲化镉薄膜光伏技术的科技企业。公司依托中国建筑材料科学研究总院的技术支持，致力于“真空玻璃+光伏”的一体化研发。其核心产品将碲化镉薄膜与真空玻璃技术融合，实现了17.7%的光电转化率，具备发电、保温、隔声等多重功能，广泛应用于光伏建筑一体化（BIPV）、商业幕墙及住宅阳光房等领域。