太阳能被认为是当前应对全球能源挑战的理想型资源，作为一种几乎无穷无尽且环保的能源形式，正成为全球能源结构转型的重要支柱。太阳能光伏发电是目前应用最广泛的太阳能利用方式之一，在众多太阳能电池技术中，碲化镉（CdTe）薄膜太阳能电池以其高效、轻便、稳定、低成本的独特优势，正成为全球光伏市场上的主要薄膜光伏产品。
01 碲化镉发电玻璃的结构和工作原理
碲化镉薄膜太阳能电池的活性层通常只有几微米厚，大约是人类头发直径的十分之一。典型的碲化镉（CdTe）薄膜太阳能电池由五层结构组成：
（1）玻璃衬底：主要对电池起支架、防止污染和入射太阳光的作用；
（2）TCO层：即透明导电氧化层，如（SnO₂或Cd₂SnO₂）对可见光透明，并且导电性高，可高效传输电流；
（3）CdS窗口层：即硫化镉窗口层，n型半导体，与p型CdTe组成p-n结，CdS对520nm以上的波长基本透明，并允许CdTe吸收层收集较低能量的光子以在光照下产生电子-空穴对；
（4）碲化镉CdTe吸收层：可在不到2μm厚内达到90%以上光学吸收率，大多数载流子的产生和收集都发生在此，与n型的CdS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CdTe和金属电极的接触势垒，引出电流，使金属电极与CdTe形成欧姆接触。背板作用，密封、绝缘、防水（一般都用TPT、TPE等材质必须耐老化）。
此外，完整的碲化镉发电玻璃组件还包括接线盒（保护整个发电系统，起到电流中转站的作用）与铝合金保护层压件（起一定的密封、支撑作用）。其具体的工作原理是当太阳光照射到碲化镉太阳能电池表面时，光子的能量会激发半导体中的电子，使其跃迁到导带中，同时在价带中留下一个空穴，这样就形成了光生电子-空穴对。由于电池结构设计，电子和空穴会被引导到不同区域分离，电子被引导到电子传输层，而空穴则被引导到空穴传输层。最终，分离的电子和空穴被引导到电极上，形成电流，从而产生电能。
02 碲化镉发电玻璃是如何制造的？
碲化镉发电玻璃组件的制造过程可分为4个主要步骤：
（1）材料生产：镉和碲分别是锌和铜开采作业的副产品。这些采矿过程中产生的废物迄今为止已经产生了足够多的镉和碲，因此不需要额外的开采。原材料经过提炼可制成纯镉和碲。
（2）电池生产：将碲化镉CdTe蒸汽沉积在涂层导电玻璃板上。经过几轮激光划线和材料沉积与处理，最终形成电池结构。
（3）模块组件：通过添加电触点以便连接其他模块、添加边缘密封剂和一层用于防风雨的封装剂以及最终的玻璃背板，将完成的电池变成一个模块组件。
（4）组件部署：将模块安装到框架中，并与其他模块组件相连接，开展绿色清洁电力生产。
03 碲化镉发电玻璃的应用优势
高效与超薄特性使碲化镉发电玻璃组件在建筑光伏一体化（BIPV）领域展现出巨大的应用潜力，能够完美融入建筑设计，实现美观与实用的统一。同时，碲化镉发电玻璃以其高稳定性、低衰减率等特性，赢得了市场的广泛认可。实验数据显示，碲化镉发电玻璃每年衰减率仅为0.5%，这意味着25 年后组件仍能保持89%以上的发电功率。此外，碲化镉发电玻璃还具备卓越的温度系数与光谱效应，在炎热气候、高湿度条件下每年可多提供4%的能源产出，进一步提升了其能源产量优势。
除了高效稳定外，碲化镉发电玻璃还具备弱光发电能力强、产品面积大、温度系数低、热斑效应小、安全性能高等诸多优势。这些优势使得碲化镉发电玻璃在各种气候条件和安装环境下都能保持良好的发电性能，为可再生能源的广泛应用提供了有力支撑。
在追求高效与稳定的同时，碲化镉薄膜太阳能电池还注重环保与可持续发展。碲化镉光伏组件的主要原料是碲和镉，这些元素在自然界中广泛存在，可以通过回收利用等方式实现可持续利用。此外，碲化镉发电玻璃的碳足迹非常低，在生命周期内比晶硅组件低2.5倍，水足迹低3倍，有助于减轻环境压力，促进绿色低碳发展。
展望未来，随着科研水平和产业进程的加速推进，碲化镉发电玻璃将在更广泛的领域得到应用和推广，在建筑光伏一体化、户用光伏电站、工商业建筑及工业制造等领域中，CdTe薄膜电池将发挥重要作用为绿色能源发展注入强劲动力。