CdTe薄膜光伏术语入门：十个必备高频词解释

CdTe薄膜电池在大型地面电站中应用广泛，相关术语常让新手困惑。本文用词典形式，梳理十个核心词。

吸收层（Absorber Layer）

CdTe薄膜电池的核心是吸收层，厚度仅2-4微米，是晶硅电池的百分之一。它直接吸收光子并产生电子-空穴对。CdTe属于Ⅱ-Ⅵ族化合物，带隙约1.45eV，接近太阳光谱峰值，理论转换效率上限较高。实际量产组件效率通常在16%-19%之间，实验室小面积效率已突破22%。

吸收层的制备工艺主要有近空间升华（CSS）、气相输运沉积（VTD）和电沉积。CSS法沉积速度快、膜层致密，是目前主流。VTD适合大面积连续生产。电沉积可在低温下进行，但效率较低。从实际场景看，不同工艺对组件成本与良率影响显著，挑选供应商时需关注其产线工艺成熟度。

吸收层厚度并非越厚越好，过厚会增加载流子复合，过薄则光吸收不足。常见厚度在2.5-3.5微米。2026年，部分厂商通过后硒化处理优化晶界，使厚度降至2微米以下仍保持较高吸收效率。

窗口层（Window Layer）

窗口层位于吸收层上方，通常使用硫化镉（CdS）或高阻氧化锌（i-ZnO）。它的作用是让阳光透过并形成异质结，产生内建电场。CdS的带隙约2.4eV，能透射大部分可见光，但会吸收蓝光，造成短波损失。为此，一些厂商采用MgZnO或SnO2作为替代，减少寄生吸收。

窗口层厚度需精确控制：太薄会导致漏电，太厚则降低透光率。典型厚度在50-100纳米。2026年，通过原子层沉积（ALD）制备的窗口层均匀性更好，组件一致性提升。

从维护角度看，窗口层对湿度敏感，封装时需严格阻水。CdTe组件的背板常采用玻璃-玻璃结构，以延长寿命。

透明导电氧化物（TCO）

TCO是组件前电极，负责收集电流并透光。常用材料有氧化铟锡（ITO）、掺氟氧化锡（FTO）和掺铝氧化锌（AZO）。CdTe电池中，FTO因耐高温、化学稳定性好而更常见。

TCO的光电性能用方阻和透光率衡量。方阻越低，导电性越好，但透光率会下降。通常方阻在10-20 Ω/sq，透光率大于80%。

2026年，柔性CdTe组件对TCO的弯折性能提出更高要求，银纳米线或石墨烯复合TCO开始进入研发阶段。用户选型时，应关注TCO层与窗口层的接触电阻，它直接影响填充因子。

背接触（Back Contact）

背接触是吸收层背面的金属电极，通常由多层组成：一层铜掺杂的锌碲化物（ZnTe:Cu）作为过渡层，再覆盖钼或铝构成主电极。ZnTe:Cu能形成欧姆接触，减少势垒。

背接触的稳定性是长期衰减的关键。铜在CdTe中扩散过快会导致性能下降，1990年代曾出现严重衰减问题。后续通过优化掺杂浓度和缓冲层（如ZnTe的厚度）加以控制。2026年，新型背接触结构（如引入石墨烯层）正在实验室验证，预期可减少铜扩散。

实际安装中，背接触易受潮气腐蚀，因此封装边缘密封胶的质量至关重要。双玻组件比单玻背板组件更耐候。

碲化镉（CdTe）

CdTe是化合物半导体，由碲和镉原子按1:1组成。它具有直接带隙，光吸收系数高达10^5 cm⁻¹，比晶体硅高两个数量级，因此仅需微米级厚度。CdTe的载流子迁移率较低，但通过掺杂和晶界钝化可改善。

镉（Cd）有毒性，是公众关注焦点。CdTe化学性质稳定，室温下不挥发，封装后风险极低。组件破损时，碲化镉不溶于水，且回收技术成熟，回收率可达90%以上。美国可再生能源实验室（NREL）曾发表生命周期分析，显示CdTe组件在全生命周期的环境影响低于晶硅。但环保组织仍有质疑，安装前应了解当地废弃组件处理法规。

碲（Te）是稀有元素，地壳丰度仅约0.001 ppm，但主要来源于铜冶炼副产品。碲供应量受铜产量限制，未来可能成为扩产瓶颈。2026年，碲回收率提升和新型减薄技术使单片组件用碲量降至约1.5克。

硫化镉（CdS）

CdS常作为窗口层材料，与CdTe形成异质结。CdS的带隙较宽（2.4eV），负责透射大部分阳光，同时提供能带弯曲以分离载流子。CdS与CdTe晶格匹配较好，界面缺陷密度低。

CdS的弱点是光致衰减：长时间光照下，铟锡氧化物（ITO）中的铜会扩散到CdS中降低其电阻率，但该效应在退火后部分可逆。另一问题是CdS层对蓝光的吸收，导致短波响应差。因此业界常采用高阻ZnO或MgZnO薄层替代CdS。

从工艺看，CdS的沉积方法包括化学浴沉积（CBD）、射频溅射和近空间升华。CBD法可获得均匀致密的薄膜，但废液处理成本高。2026年，干法工艺逐步替代湿法以降低能耗。

近空间升华（CSS）

CSS是制备CdTe吸收层的主流工艺。将CdTe粉末加热至约600℃，在氩气或氧气气氛中升华，然后冷凝到温度较低的玻璃基板上。沉积速率可达5-10 μm/min，生产效率高。

CSS工艺的关键参数包括源温度、基板温度、气体流量和压力。源温度过高会导致膜层疏松，过低则沉积速率慢。通常源温度控制在600-650℃，基板温度400-500℃。后续还需在含CdCl₂的气氛中热处理（活化处理），以促进晶粒长大和钝化晶界。

2026年，连续CSS生产线已实现节拍时间<60秒/片，适合大规模量产。采购设备时需考虑加热元件的寿命和气氛控制的精度。

活化处理（Activation）

活化处理是CdTe组件制造中的关键步骤。将沉积后的CdTe薄膜涂覆CdCl₂溶液或置于CdCl₂蒸气中，在380-450℃下退火15-30分钟。该处理能显著增加晶粒尺寸（从亚微米到1-2微米），并钝化晶界缺陷，使转换效率提升2-4个百分点。

活化处理的机理尚不完全清楚，一般认为CdCl₂会促进镉和碲的再结晶，并形成氧掺杂的CdTeO₃，减少界面复合。

从成本角度，CdCl₂具有毒性，替代方案如MgCl₂、NaCl等正在研究中，但效率提升效果仍不及传统工艺。2026年，部分厂商已实现无CdCl₂活化，采用含氧退火+氟化镁钝化，效率接近19%。

衬底类型（Substrate vs Superstrate）

CdTe组件主要有两种结构：超基底（Superstrate）和基底（Substrate）。超基底结构最常见：玻璃→TCO→CdS→CdTe→背接触，阳光从玻璃侧入射。该结构利用玻璃作为保护层，成本低、工艺成熟。

基底结构相反：基底→背接触→CdTe→CdS→TCO→减反射层，阳光从顶部入射。这种结构适合柔性基板（如聚酰亚胺），可做成轻质组件。柔性CdTe组件重量可降低至2 kg/m²，适合屋顶承重有限或便携场景。

2026年，超基底仍是大型电站主流，基底式柔性组件在工商业分布式项目中小批量应用。选型时需综合考虑安装方式、生命周期成本与回收便利性。

碲供应（Tellurium Supply）

碲是CdTe组件的关键原材料，但全球年产量仅约500吨（2025年估计），远远低于硅。碲主要来自铜电解阳极泥的副产品，供应弹性小。每兆瓦CdTe组件约需20-25千克碲，2026年全球装机预期约30GW，对应碲需求600-750吨，已接近理论供应上限。

应对策略包括：降低碲用量（减薄吸收层至1.5微米）、提高碲回收率（组件报废回收碲）、开发碲替代品（如砷化镓薄膜，但成本高）。用户采购时应关注供应商的碲来源渠道及回收闭环能力。

价格方面，碲价从2020年的每千克60美元涨至2025年的约100美元，但占组件成本仅约3-5%，影响不大。如果未来供应短缺，CdTe组件成本可能上升。

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