PDF《中国国情境下 CdTe 光伏的全周期镉排放分析》

220 $/kg 左右). 1.1.4 碲的生产 现有的碲供应几乎完全从铜矿和铅矿精炼过程 产生的副产品-阳极泥中提炼获得, 基本过程为矿 产-火法冶炼-电解铜-阳极泥.除铜之外,碲也是其 它贵金属如金,银,钛,钯的伴生矿[10] ,但提取率 仅为 12%;

碲也可以从锌和铅的矿石中被提炼出 来.这些都是经济可行的金属级碲供应来源. 用于光电转换器件的 CdTe 和CdHgTe 由于器件 性能的要求,通常需要比冶金级金属(99.99%,及4Ns)更高的纯度,达99.999%-99.9999%(及5Ns 至6Ns).用于薄膜光伏器件生产的 CdTe 通常达到 5Ns 的纯度就可以得到较理想的效率. 铜冶炼阳极泥产率依矿石品位而定,一般约 0.2-0.8%(一吨铜产出阳极泥约 2-8kg),可以取 0.4%.阳极泥含碲量约 0.5-5%,可以取 1%,[11] 全 球矿产铜约

1312 万吨.这样全球每年从铜阳极泥可 提炼碲原料约

525 吨.而生产

1 吨4Ns碲需要 1/0.95 吨的碲原料,1 吨5Ns碲可考虑需 1/0.99 吨的 4Ns碲(从4Ns生产 5Ns直接回收率不会这么高,但 考虑其稀缺会再利用),共可获得太阳能级碲 493.5 吨,合2.66 万吨 Cu/吨Te. 根据 Vasilis 文中提到的铜生产镉排放可参照铅 生产的 1/3 至1/5 左右,但我们认为其公布的铅冶炼 排放值偏高,不如参展锌的排放取 0.2 g Cd/ton Cu,因为一般铜精矿镉含量远低于锌精矿.这样得 出生产 5Ns 碲排放的镉量为

5317 g Cd/ton Te.而5Ns、4Ns 碲生产可认为无镉排放.考虑到铜生产还 产出铜、硫酸、金银、碲、硒,这样碲在铜冶炼过 程应该承担的排放分配仅为 0.07%,合3.87 (mg Cd/GWh)的排放率(组件中镉的使用量 6.24 g Te/m2 ,η=10%,30 年使用寿命,中国平均日照强 度2000 kWh/m2 /yr). 表格

2 基于

2009 年铜矿石各种产品的经济价值计算的排放分配. Table

2 Emissions allocation based on the economic value of products from Cu-ore in 2009.

3 《中国国情境下 CdTe 光伏的全周期镉排放分析》 刘向鑫 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 (%) Cu 5.16 15,800

81528 50.81 Te

220 0.494

109 0.07 Se 50.7 1.5

76 0.05 Au 33509.7 2.35

78748 49.08 Ag 429.9 21.4

9200 5.73 Total

160461 100 * 数据来源:US Geological Survey, Commodity Statistics and Information;

2009 年99.95% Te 价格. 1.1.5 镉和碲的提纯 虽然 5Ns 的纯度的 CdTe 就可以用于光伏器件生 产,但必须避免某些特殊元素杂质,比如铜等.因此,所谓太阳能级的 CdTe 原材料需要制备成光伏器 件方能检验是否适用于光伏生产,不能仅仅依靠纯 度. 高纯镉的生产主要通过电解提纯配合熔炼雾化或 真空蒸馏的方法实现.这样的生产工艺由于受知识 产权保护,披露很少.关于排放的数据也未见报 道.根据其他工业生产工艺信息,电解提纯工序一 般不产生排放,废料可以循环使用.而熔炼和雾化 工序需要产生粉尘而会造成 2%的排放,再有高效微 粒过滤器(HEPA)吸收捕捉.考虑到 HEPA 的收集率 为99.97%,高纯镉生产引起的排放率为

6 (g Cd/ton Cd). 1.1.6 碲化镉的合成 目前太阳能级高纯 CdTe(5Ns 或6Ns)原材料是由 高纯单质 Cd 和Te 气相合成得到的.碲和镉的合成 工艺有多种,但是以密闭气相合成法为主,这类方 法可以实现对大气的零排放.其中一种工艺的具体 步骤可简单描述为:合成时按摩尔比 1:1 称量,并 将料装入涂碳石英管内,在低于 3*10-6 Torr 的高真 空下进行脱氧,再在低于 ........