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      1. 亞洲金屬百科
        專業的金屬知識站點
        • 碲的用途和應用領域
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        • 早期的應用比較局限。在二次世界大戰期間,碲是作為硫化劑用于天然橡膠生產,直到20世紀50年代后期才成為一種具有工業實用價值的元素。碲及其化合物應用廣泛,其下游行業包括太陽能、合金、熱電制冷、電子、橡膠等行業,下游行業的發展狀況直接決定碲的需求量。目前碲化鎘薄膜太陽能行業發展迅速,被認為是最有發展前景的太陽能技術之一,預計隨著碲化鎘薄膜太陽能行業的發展,碲的需求將持續高速增長。
        • 碲應用領域分類
        • 碲的主要產品
        • 碲的主要產品包括:金屬碲、二氧化碲、碲粉和高純碲。
        • 碲應用領域分布
        • 碲應用領域分布
        • 碲在冶金工業中的應用占了應用總量的42%,由于碲在光伏領域的應用發展迅速,冶金工業的占比呈走低趨勢。
        • 碲銅碲在冶金行業主要用作有色金屬以及鋼鐵的合金元素。在有色金屬行業,碲用于改善合金的切削加工性能,在基合金中添加碲能增加合金的硬度和可塑性,在鉛中添加碲可用于制作電纜的護套,如石油潛孔泵。在鑄鐵和鋼材中加入0.03%-0.04%的碲可以降低鑄鐵和鋼材的氮吸收,改變鋼材的晶粒,提高鋼材的強度和抗蝕性能,在鑄鐵中添加0.001%-0.002%的碲可使其表面堅固耐磨,碲對鑄鐵的顯微組織、結晶過程、機械性能等都有著不可忽視的影響,其白口化傾向位于各元素之首。這種經過碲處理過的鋼鐵已經用于礦山、 自動化、 鐵路和其它設備。
        • 用于化工和橡膠的碲粉化學工業占碲應用總量的21%左右。在化工領域,碲與碲化合物用作催化劑的添加劑,也可作為橡膠工業的分散劑,提高橡膠的強度與彈性。碲可在的電解中起到重要的作用,在電解液中添加 NaTeO3(75ml/L)就能生成一層過度鎳層,后者能夠最終形成抗腐蝕很強的電解鎳層。碲催化劑在石油裂化、 煤的氫化等方面得以應用。加碲還可以防止聚甲基氧化烷的氧化。在攝影、 印刷業上用作調色劑和固體潤滑劑等方面 ,碲也展現了良好的應用效果。此外,由于碲的化合物一碲化具有良好的制冷特性,還是人類制冷業(電冰箱、空調機等)原用的氟氯烴物質CFC一11、CFC一12(簡稱氟里昂)的理想替代物質。
        • 紅外線激光器碲在電子電氣工業的用量約占8%。在光電子行業,涉及紅外線到紫外線光譜的激光器、光二極管、光接收器等均采用半導體部件ZnTe, CdTe, HgTe, HgCdTe等。鉛、錫、的碲化物對紅外線輻射靈敏,PbSnTe 和CdHgTe化合物是重要的紅外光電材料,碲是生產紅外材料的重要原材料。由于SeTe和SeAs合金在單位時間內的感光量較高,碲鎘汞化合物是用于軍事和航天系統紅外探測器的主要光敏材料,碲化鎘(CdTe)則以其良好的吸光特性而被應用于光電系統,美國在軍事上使用的高純度碲達99.99999%。利用含碲化合物性能優良的光敏特性,在資源普查、衛星航測、激光制導等方面顯示了突出的優勢,在近代美國對伊拉克戰爭中得到淋漓盡致的表現。 在照相制版與激光打印及復印的感光元件中,碲是一個重要的光阻元件。正是碲在光電子方面的上述性能,才在21世紀最具魅力產業中發揮著重要作用。
        • 1. 碲化鎘薄膜太陽能電池是什么?
        • 碲化鎘薄膜太陽能電池構造示意圖 碲化鎘薄膜太陽能電池簡稱CdTe電池,它是一種以p型CdTe和n型Cd的異質結為基礎的薄膜太陽能電池。 一般標準的碲化鎘薄膜太陽能電池由五層結構組成:背電極、背接觸層、CdTe吸收層、CdTe窗口層、TCO層。目前的CdTe電池可以采用多種方法制備,近空間升華法、化學水浴沉積(CBD)、絲網印刷、濺射、蒸發等。一般的工業化和實驗室都采用CBD的方法,這是因為CBD法的成本低和生成的CdS能夠與TCO形成良好的致密接。
        • 2. 全球碲化鎘薄膜太陽能電池概況
        • 全球生產企業有加拿大的5NPlus、Redlen和先導稀材,其中5NPlus是全球最早實現規模化生產的薄膜太陽能用碲化鎘生產商,目前是全球最大的薄膜太陽能用碲化鎘生產商,在該領域有較大的市場份額,其規模隨著主要客戶First Solar的成長而迅速擴大,該公司75%左右的銷售收入源于First Solar。Redlen是全球領先的輻射探測器和醫學成像設備生產商之一,也是全球少數幾家具備薄膜太陽能用碲化鎘生產技術的公司之一,由于缺乏一體化的產業鏈優勢,該公司在碲化鎘產品方面市場份額不大。先導稀材從2006年開始研發薄膜太陽能用碲化鎘,目前已通過部分客戶的質量認證,并具備了規模化生產的技術能力。
        • 3. 國內CdTe薄膜太陽能電池產業發展狀況與趨勢
        • 20世紀80年代,我國CdTe薄膜電池的研究工作才正式開始。最初,內蒙古大學采用蒸發技術、北京太陽能研究所采用電沉積技術(ED)研究和制備CdTe薄膜電池,后者研制的電池效率達到5.8%。80年代中期至90年代中期,研究工作基本處于停頓狀態,成果甚微。90年代后期,四川大學太陽能材料與器件研究所的馮良桓教授帶領開展了碲化鎘薄膜太陽電池的研究,在“九五”期間,承擔了科技部資助的科技攻關計劃課題:“Ⅱ-Ⅵ族化合物半導體多晶薄膜太陽電池的研制”。采用近空間升華技術研究CdTe薄膜電池,并取得很好的成績。最近電池效率已經突破13.38%,進入了世界先進行列。“十五”期間,CdTe薄膜電池研究被列入國家高技術研究發展計劃“863”重點項目。
        • 經過多年幾代科學工作者的不懈努力,我國正處于實驗室基礎研究到應用產業化的快速發展階段,并計劃建立年產量0.5MW的中試生產線。CdTe薄膜太陽電池研究,由原來的只有內蒙古大學、四川大學、新疆大學等幾家科研院所進行這方面的基礎研究,到今年的四川阿波羅太陽能科技開發股份有限公司新型薄膜CdTe/CdS太陽能電池核心材料產業化,為期兩年,將建設擁有年產碲化鎘50噸的生產線、硫化鎘10噸生產線,使我國在CdTe薄膜太陽電池產業化將得到長足發展,向世界領先水平邁進。
        • 4. 存在問題與制約因素
        • 碲化鎘薄膜太陽電池制作流程相對容易,因而較其他太陽能薄膜電池其商品化進展最快。已由實驗室研究階段走向規模化工業生產。目前CdTe太陽能電池下一步的研發重點,是如何進一步降低成本、提高效率并改進與完善生產工藝。 目前CdTe電池市場占有率并不理想,究其無法耀升為市場主流的原因,大至有下列幾點:
        • 一、模塊與基材材料成本太高,整體CdTe太陽能電池材料占總成本的53%,其中半導體材料只占約5.5%。
        • 二、碲天然運藏量有限,其總量勢必無法應付大量而全盤的倚賴此種光電池發電之需。
        • 三、鎘的毒性,使人們無法放心的接受此種光電池。
        • CdTe太陽能電池作為大規模生產與應用的光伏器件,環境污染問題是不可忽視的。有毒元素鎘(Cd)對環境的污染以及對操作人員健康的危害是不可小視的。我們不能在獲取清潔能源的同時,又對人體和人類生存環境造成新的危害。有效地處理廢棄和破損的CdTe組件,技術上來說并不難。但鎘是有劇毒的重金屬,它的化合物同樣也有毒。
        • 鎘帶來的主要影響:一是含有Cd的塵埃通過呼吸道對人類和其他動物造成的危害;二是生產廢水廢物排放所造成的生態污染。因此,對破損的玻璃片上的Cd和Te應去除并回收,對損壞和廢棄的組件應進行妥善處理,對生產中排放的廢水、廢物應按照環保標準進行處理。目前各國均在致力于解決制約CdTe薄膜太陽能電池發展的因素,相信上述問題定會逐個解決,從而使碲化鎘薄膜電池成為未來社會新的能源成分之一。
        • 碲還可以用作玻璃和陶瓷的著色劑,通過添加含碲的物質能生產出不同顏色的玻璃和陶瓷,還可以使銀制器皿、鉛和黃銅表面生成一層永久的精美黑色;加入碲可使瓷釉呈粉紅色。
        • 與普通的硅酸鹽玻璃相比較,碲玻璃具有折射率大、 形變溫度低、 密度大以及紅外透明等特點。
        • 含有一定量、 硫和碲的玻璃在紅外區域內具有良好的化學性能,較高的機械強度、 較好的耐熱性(軟化點385℃)和耐熱沖擊等特點。
        • 碲玻璃的紅外透明性能有助于在紅外光學方面的應用,如用作紅外窗等。
        • 良好的光敏性預示著可以用作光導攝像管的應用,軟化溫度低的特點,則可能制作真空密閉半導體元件材料。
        • 碲化合物具有明顯的抗腫瘤作用,還具有抑制白血病細胞增殖的效應。
        • 此外,它可以用于殺蟲劑、 殺菌劑,用于生產放射性同位素,還可以用于治療脫發、梅毒等疾病。研究發現,碲及其化合物的毒性小于硒,水溶性的碲鹽和亞碲酸鹽毒性最高,元素碲的毒性最低。對于碲,聯合國、 美國和一些國家和組織已提出了衛生標準的接觸閾限值。
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