PDF《中国国情境下 CdTe 光伏的全周期镉排放分析》

2009 年起开始正式实施《铅锌行业准入 条件》[7] ,严格规范铅锌冶炼企业的生产.根据行业 准入条件, 利用火法冶金工艺进行冶炼的,必须在 密闭条件下进行…利用湿法冶金工艺进行冶炼,必 须有排放气体除湿净化装置. 其目标是,2010 年 淘汰落后生产能力后,将精铅年产能控制在

400 万 吨以内,锌年产能控制在

500 万吨以内. 关于铅在中国现有铅冶炼企业的生产工艺中, 采用传统的烧结-鼓风炉工艺占 90%,是中国有色 金属行业中技术装备水平提高最慢,污染最严重的 金属冶炼业. 因此,我们估计,自2010 年开始,在中国现状 下生产镉所涉及的排放可以取

40 g Cd/ton Cd,与Vasilis相同[1] .同时考虑镉排放分配(Allocation of Cd Emission),既锌产业链涉及的镉排放量有多少可 以归因于镉的生产,依其产品经济价值在整个产业 中所占的比重而定.[1]我们依据

2009 年锌产业的 规模和各种副产品市场价格统计得出的值为 0.26%(Vasilis使用

2004 年市场价格得出 0.58%[1] ), 相当于 0.095 (mg Cd/GWh)的排放率(组件中镉的使 用量 5.5 g Cd/m2 ,η=10%,30 年使用寿命,中国平 均日照强度

2000 kWh/m2 /yr).

2 《中国国情境下 CdTe 光伏的全周期镉排放分析》 刘向鑫 表格

1 基于

2009 年锌矿石各种产品的经济价值计算的排放分配. Table

1 Emissions allocation based on the economic value of products from Zn-ore in 2009. 金属

2009 年价格 ($/kg)* 初级产品 (103 ton/yr) 产品经济价值 (106 $/year) 排放分配 (%) Zn 1.72 11,100

19092 97.53 Cd 2.69 18.8

51 0.26 Ge

950 0.14

133 0.68 In

500 0.6

300 1.53 Total

19576 100 * 数据来源,US Geological Survey, Commodity Statistics and Information;

2009 年99.99% Zn、99.95% Cd、99.99% Ge、99.97% In 的价格. 1.1.3 碲的物理化学特性和使用 碲呈类似锡的银白色,具有轻度毒性.其熔点为 449° C,沸点为 988° C.通常文献中引用的碲在地壳 中的平均含量仅为

1 到2ppb,属于最稀有的元素之 一.却明显低于其宇宙丰度-9 ppb.这可能与其低 沸点和易与氢结合成挥发性氢化物而在地壳形成初 期被散发掉有关. 关于碲资源的丰富程度虽然各方争议不少,但普 遍认为可以实现至少

920 吨的年产量.[8] 虽然碲在冶 金、橡胶等行业都有其特殊用途,但随着高附加值 的薄膜太阳能电池的快速发展,Te在其他领域的应 用将逐渐向光伏产业倾斜.关于碲的资源与CdTe薄 膜太阳能电池规模的关系,以及碲在不同领域的应 用,我们将另外著文讨论. 当然,除了碲的供应量,影响CdTe薄膜电池发 展规模的更重要元素是CdTe是一种高吸收率的光伏 材料,只需要 0.1 μm就可以吸收 63%的可见光.保 守的估计 0.67 μm厚(目前技术的 1/5)、10%效率的 CdTe组件只需使用碲

22 吨/GWp.[9] 如果,考虑到 目前的最高纪录效率 16.5%与理论效率 27%之间的 差距,CdTe电池还有一个 10%的效率提升空间,技 术创新还可能产生 15%的组件效率,则碲的用量可 能降低到

15 吨/GWp.我们认为,1.5 μm膜厚CdTe 组件技术目前是比较现实的. 因此以 10%的转换效率和 1.5 μm 碲化镉厚度计 算,电池中的碲含量是

49 吨/GWp.以VTD 生产技 术的实际利用率 70-90%(考虑了回收废料)计算, 那么 实际消耗碲应为 55-70 吨/GWp,或平均 6.24 g/m2 . 碲原料占碲化镉太阳电池板的成本少于 0.014 $/Wp(2009-2010 年间 99.99%的Te 市场价格维持在