钼作为一个金属、一种合金元素和化学产品的一个组成部分，对可持续发展作出了重要贡献。在这种增长模式中，资源的利用旨在满足人类需求，同时保护环境。
这里我们关注钼在发电中的应用是如何为可持续发展的三大支柱贡献力量的：
本案例研究探讨了无碳发电薄膜光伏（TFPV）太阳能板的制造和使用。太阳能发电无二氧化碳排放，属于可再生能源。与传统太阳能电池板相比，TPFV电池板具有潜在的优势，钼是制造若干不同类型太阳能电池板的关键成分。
挑战
温室气体（GHG）造成的气候变化是21世纪人类面临的最大挑战之一。二氧化碳（CO2）是地球温室气体的最大贡献者，自工业革命开始以来，其水平急剧上升，全球平均气温也相应地出现类似的急剧上升。
大部分人造二氧化碳是化石燃料燃烧产生的，大约25%的温室气体来自发电。因此，对二氧化碳的担忧推动了对低碳和无碳能源的需求。
解决方案
太阳能无二氧化碳排放，与其他一些非化石能源一起，被列为可再生能源。
自20世纪末以来，对非化石能源的需求（图1）稳步增长，预计到2050年将翻一番以上，对太阳能的需求增长更快。预计消费者也将通过选择小规模和家用太阳能装置来推动这种需求。
图1 非化石能源增长，以百万桶油当量/天为单位的能源需求前景。资料来源：能源市场报告，荷兰皇家壳牌公司，2012年4月
太阳能被看作一种可持续的资源，因为它在发电时仅消耗阳光，可以部署在大型中心站或分散的地点。利用太阳能也比其他技术消耗的能源少。
平均而言，地球表面持续接收超过1000瓦/平方米的太阳能。光伏（PV）材料将太阳能转化为电能，以材料的转换效率（CE）衡量系统转换效率。目前主要的商用光伏材料有：
· 晶硅（c-Si）
· 非晶硅（a-Si）
· 碲化镉（CdTe）
· CIGS（或CIS），一种铜（Cu）、铟（In）、镓（Ga）和硒（Se）或硫（S）的合金
基于晶体硅技术的太阳能电池板采用相对较厚和较硬的晶圆，而其他太阳能电池采用薄膜技术。尽管薄膜技术本身转换效率较低，但它们在制造、成本和设计灵活性方面的优势使其比晶体硅更具吸引力。与薄膜硅器件相比，使用钼的薄膜技术具有更好转换效率。图2显示了2011年对每种技术市场趋势的估计。
图2 太阳能电池技术市场份额的历史演变和未来趋势。资料来源“太阳能发电6：太阳能光伏能源赋能世界2011”
钼如何发挥作用
钼作为薄膜太阳能电池板背电极中的一种金属（或唯一的金属），在快速增长的薄膜电池技术中发挥着重要作用。其厚度约为500-1000纳米（十亿分之一米）（图3）。采用溅射法沉积，高能惰性气体等离子体轰击钼靶将原子喷射或溅射出来。喷射出的原子沉积在基材上，产生一层精确控制的、具有优异粘附性的高质量薄膜。
图3 薄膜太阳能电池分层结构示意图。钼作为优选的背电极起着关键作用 @Prismark Partners，LLC
钼的特性为它用作电池板背电极提供了几个优势：
· 钼能承受高达650°C的工艺温度
· 钼能抵抗硒的高温腐蚀
· 钼能够让钠在工艺过程中从钠钙玻璃基板扩散到吸收层，使转换效率CE提高约2%
· 钼在钼/CIGS界面形成有益的硒化合物
尽管专利例举了替代电极材料，但钼有可能成为未来的首选材料。2011年薄膜光伏太阳能TFPV技术中的钼用量估计超过160吨。根据TFPV需求的增长，2020年该领域的钼消费量估计为1300至2600吨。
关键的可持续性优势
小结
在过去的五年里，光伏面板制造业已经成为大规模的产业。采用钼的薄膜技术具有与硅基技术成功竞争的潜力，并有望在未来的光伏发电中发挥重要作用。
钼是薄膜光伏系统生产中的一种重要原材料，随着技术的发展，钼可能仍然是一个关键成分，从而增加钼对可持续发展的贡献。
