PDF《中国国情境下 CdTe 光伏的全周期镉排放分析》

图表 1),2008 年可以经济开采的储量为 590,000 吨.而 中国的年产量从八十年代开始直线增长,到2008 年 已达

4300 吨,且没有减缓的趋势.这主要是由于锌 产量的增加产生的副产品.依照消费物价指数的换 算系数归一到

1998 年的美元价格水平(标记为 98$),国际市场价格在

2000 年前后跌至

500 美元/ 吨左右,而后在

2008 年左右回升到

5000 美元/吨的 水平. 根据亚洲金属网的介绍[3] ,我国生产的金属镉 主要使用在镍镉电池(Ni-Cd battery)行业,约占镉锭 消费总量的 70-80%.另外也用于锌镉合金饰品、颜料、荧光粉、稳定剂等.这部分的应用,由于都直 接出现在日常生活中,正遭受各国的限制而呈下降 趋势.例如

2010 年中国出口到美国的部分儿童首饰 被发现含有镉而被大量招回.此外镉的化合物也用 a 作为铅锌矿精炼副产品的金属镉和其氧化物,以及回 收的金属镉.

1 《中国国情境下 CdTe 光伏的全周期镉排放分析》 刘向鑫 于清洁能源相关的领域,如制造CdTe、CdS、CdSe 太阳电池和核反应堆的控制棒的原料.这部分应用 由于不必直接接触人类日常生活,实施集中管理和 有效的安全回收措施容易,且技术含量和产品附加 值高,正呈现快速上升趋势.未能使用的Cd则需要 专门处置保存.

0 5,000 10,000 15,000 20,000 25,000

1900 1920

1940 1960

1980 2000 Year World production (t)

0 10,000 20,000 30,000 40,000 50,000 60,000 Unit value (98$/t) World production China refinary production Unit value (98 $/t)

图表

1 中国和全球的镉年产量比较,及市场价格波动曲线. Figure

1 Comparison of China and Global Cadmium supply and market price. A. Compaan等人通过磁控溅射的方法已经得到了 转换效率 10%的0.5 μm厚CdTe电池.[4,5] 由于多晶 薄膜中的漏电流的存在,这样薄的电池,其Vo 电池均匀性及成品率必然受到影响.Compaan等人同 时发现,使用磁控溅射制备的电池,只需将CdTe厚 度保持在 1.0 μm以上,可以将电池性能和稳定性都 维持在与传统厚度器件相当的水平.而McCand 等人[ c 、 less 长的 6] 对气相输运(Vapor Transport Deposition)生 器件研究也发现可以将CdTe的厚度减少到 1.5 μm而 维持相同的电池性能.故此我们认为,未来CdTe薄 膜电池工艺发展的趋势使用 1.5 μm厚度是合理可行 的. 以转换效率 10%和碲化镉厚度 1.5 μm计算,薄 膜电池中的镉含量是

44 吨/GWp.美国First Solar的VTD技术生产过程中碲化镉的实际利用率为 70-90% (CdTe厚度为 3-4 μm) [1] , 那么消耗镉约为

48 -62 吨/GWp,或平均 5.5 g/m2 .镉原料占碲化镉太阳电池 板的成本少于 0.0003 $/Wp. 1.1.2 镉的生产 镉主要湿锌冶炼的副产品.在镉生产这个环节的 大气排放受锌冶炼技术的影响很大.锌冶炼工艺技 术分为湿法冶炼和火法冶炼.湿法炼锌是当今世界 最主要的炼锌方法,其产量占世界锌总产量的 85% 以上.与世界其他国家相比,中国锌冶炼工艺目前 湿法工艺占 70%, 火法占 30%.而近期世界新建和 扩建的生产能力均采用湿法炼锌工艺.湿法冶炼工 艺的标准流程是锌精矿焙烧(氧化)→浸出→净液→ 电解沉积→电锌产品.锌冶炼工艺从火法向湿法的 转移,很大程度上降低了锌冶炼过程中镉的大气排 放量,这是由于火法冶炼工艺中的烧结过程得以去 除的缘故.按Vasilis的估计[1] ,烧结工序 (sintering)的微粒排放造成的镉排放是 0.19(公斤 /吨浓缩锌),占了总排放的 90%.去除烧结工序后 的锌冶炼技术可将镉的大气排放降低到 0.02(公斤/ 吨浓缩锌). 中国自