Vues : 0 Auteur : Éditeur du site Heure de publication : 2025-07-24 Origine : Site
Les cellules solaires au tellurure de cadmium sont un premier choix pour les cellules solaires à couches minces. Ils ont des bons et des mauvais points. Ces cellules utilisent du tellurure de cadmium comme matériau principal. Ce matériau absorbe bien la lumière du soleil. Cela contribue également à rendre la production des cellules moins coûteuse. Le tellurure de cadmium ne représente qu'environ 5 % du marché solaire mondial. Mais c’est très important pour les grands projets solaires aux États-
| Unis | . |
|---|---|
| Silicium monocristallin | ~60% |
| Silicium polycristallin | ~30% |
| Couche mince CdTe | ~5% |
| Couche mince CIGS | ~2% |
L'histoire de Terli montre les avantages concrets et l'efficacité des cellules solaires au tellurure de cadmium.
Les cellules solaires au tellurure de cadmium sont moins chères à fabriquer. Ils utilisent moins de matériaux que les panneaux en silicium. Cela les rend parfaits pour les grands projets solaires. Ces cellules solaires fonctionnent bien dans des conditions de faible luminosité. Ils fonctionnent également bien quand il fait chaud. Ils continuent à produire une bonne puissance alors que les panneaux en silicium ne le font pas. Les panneaux CdTe sont plus légers que les panneaux en silicium. Ils peuvent également être flexibles. Cela permet aux gens de les placer sur des surfaces courbes ou irrégulières. Les gens peuvent les utiliser sur les bateaux et les vieux toits. Il y a quelques problèmes avec les panneaux CdTe. Il n’y a pas beaucoup de tellure dans le monde. Le cadmium peut être toxique et dangereux. Les panneaux en CdTe ne durent pas aussi longtemps que les panneaux en silicium. Des scientifiques et des entreprises comme Terli s’efforcent de résoudre ces problèmes. Ils veulent que les cellules solaires au CdTe soient plus sûres. Ils veulent également qu’ils travaillent mieux et soient meilleurs pour l’environnement.
Les cellules solaires au tellurure de cadmium ont une structure particulière. Cela les différencie des autres cellules solaires. Ils utilisent de fines couches empilées les unes sur les autres. La partie principale est du tellurure de cadmium. C'est un semi-conducteur avec une bande interdite directe d'environ 1,5 eV. Cela l’aide à absorber la majeure partie de la lumière du soleil qui le frappe. Les cellules fonctionnent bien même avec une fine couche.
Une cellule solaire normale au tellurure de cadmium comporte plusieurs couches : Rôle
| du matériau | dans | la contribution des cellules solaires au CdTe aux performances |
|---|---|---|
| CdTe de type p | Couche absorbante | Bande interdite directe idéale pour absorber la plupart du spectre solaire ; un coefficient d'absorption élevé réduit l'utilisation et le coût des matériaux. |
| CdS de type n | Fenêtre et couche tampon | Une large bande interdite assure la transparence à la lumière du soleil ; facilite le transport des électrons. |
| Oxyde d'étain dopé au fluor (FTO) | Contact avant en oxyde conducteur transparent (TCO) | Permet aux photons de pénétrer dans la cellule tout en collectant efficacement le courant. |
| Oxyde d'étain intrinsèque (i-SnO2) | Couche transparente à haute résistance | Limite les effets de non-uniformité, améliorant ainsi l’efficacité. |
| Oxyde de cuivre (Cu2O) | Couche de champ de surface arrière (BSF) | Agit comme une barrière pour repousser les porteurs lors du contact arrière, réduisant ainsi les pertes de recombinaison et améliorant l’efficacité. |
Cette conception permet aux cellules solaires au tellurure de cadmium de bien fonctionner avec moins de matériaux. L’utilisation de tellurure de cadmium aide les cellules à absorber beaucoup de lumière solaire. Ceci est important pour les cellules solaires à couches minces.
Les cellules solaires au tellurure de cadmium ne sont pas les mêmes que les panneaux solaires au silicium. La plus grande différence réside dans leur épaisseur et leur souplesse. Les cellules au tellurure de cadmium utilisent un film mince, de seulement 1 à 6 micromètres d'épaisseur. Les panneaux de silicium utilisent une plaquette beaucoup plus épaisse, environ 180 micromètres.
| Caractéristique | Cellules solaires au tellurure de cadmium (CdTe) | Panneaux solaires traditionnels en silicium |
|---|---|---|
| Épaisseur de la couche absorbante | Film mince, environ 1 à 6 µm | Plaquette de silicium cristallin épaisse, environ 180 µm |
| Matériau absorbant | Tellurure de cadmium (CdTe) | Silicium cristallin (monocristallin ou polycristallin) |
| Fenêtre/Couche tampon | Sulfure de cadmium (CdS), couche de type n | Non applicable ou matériaux différents |
| Couche de contact avant | Oxyde conducteur transparent (TCO) | Lignes de grille métallique visibles sur la surface avant |
| Couche de contact arrière | Présent, collecte les électrons et assure le contact électrique | Présent |
| Substrat | Verre ou matériaux flexibles, permettant des panneaux flexibles | Substrat en verre rigide avec cadre |
| Apparence | Film mince uniforme et continu sans grilles métalliques visibles | Cellules segmentées avec lignes de grille métalliques visibles |
| Flexibilité | Peut être fabriqué sous forme de films minces flexibles | Panneaux rigides |
Les cellules solaires au tellurure de cadmium semblent lisses et uniformes. Ils peuvent être fabriqués sur des matériaux flexibles. Cela signifie qu'ils travaillent sur des surfaces courbes ou légères. Les panneaux en silicone sont rigides et présentent des lignes métalliques. Les deux types utilisent un semi-conducteur pour transformer la lumière du soleil en électricité. Mais la façon dont elles sont construites confère aux cellules solaires au tellurure de cadmium des avantages particuliers à certains endroits.
Les cellules solaires au tellurure de cadmium sont moins chères à fabriquer. Elles n’ont pas besoin d’autant de silicium que les autres cellules solaires. Cela permet d'économiser de l'argent sur les matériaux. Les panneaux à couches minces utilisent différents matériaux au lieu du silicium. Cela les rend plus faciles et moins coûteux à produire. Les panneaux en silicium monocristallin sont les plus chers car ils utilisent plus de silicium et comportent des étapes plus difficiles. Les panneaux en silicium polycristallin sont un peu moins chers mais utilisent toujours plus de silicium que les panneaux à couches minces. Les modules en tellurure de cadmium contiennent du cadmium, les travailleurs doivent donc être prudents. Mais la fabrication de ces cellules reste moins coûteuse car elles utilisent moins de matériaux et sont plus faciles à construire.
Les cellules solaires à couches minces CdTe utilisent moins de silicium et coûtent donc moins cher.
Fabriquer ces cellules est plus simple que fabriquer des panneaux de silicium.
Des coûts inférieurs rendent les modules solaires au tellurure de cadmium adaptés aux grands projets.
Les cellules solaires au tellurure de cadmium sont meilleures pour l'environnement que les panneaux en silicium. Le Laboratoire national des énergies renouvelables affirme que ces panneaux ont un coût en carbone par watt inférieur. Leur fabrication utilise moins d’énergie et de matériaux. Le ministère américain de l'Énergie affirme que la fabrication d'un module en tellurure de cadmium crée beaucoup moins de dioxyde de carbone qu'un module en silicium. Plus de 90 % des matériaux de ces panneaux peuvent être recyclés. Cela aide encore plus la planète. La façon dont ces panneaux sont fabriqués signifie également moins de pollution de l’air et moins de consommation d’énergie. Ces éléments font des cellules solaires au tellurure de cadmium un choix judicieux pour une énergie propre.
Remarque : Les cellules solaires au tellurure de cadmium aident l'environnement en réduisant les problèmes de réchauffement climatique, de pluies acides et d'ozone. Le risque de fuite de cadmium est très faible, même dans des situations difficiles.
Les cellules solaires au tellurure de cadmium fonctionnent bien à l’extérieur. Des études montrent qu’elles produisent plus d’énergie que les cellules au silicium lorsqu’il y a peu de lumière. Leur bande interdite spéciale et leur réponse spectrale les aident à bien fonctionner le matin, le soir et par temps nuageux. Dans les endroits chauds, les cellules au tellurure de cadmium fonctionnent mieux que les cellules au silicium. Les cellules de silicium perdent de la puissance lorsqu’elles chauffent. De nouvelles couches d’oxyde aident ces cellules à conserver une tension et une puissance élevées, même lorsqu’il fait chaud. Lorsqu’il n’y a pas beaucoup de lumière, les cellules au tellurure de cadmium conservent environ 70 à 80 % de leur puissance normale. Ils conservent également une forte tension en circuit ouvert. Cela les rend parfaits pour les endroits où le temps est changeant ou où le soleil est moindre.
La technologie des couches minces rend les panneaux solaires en tellurure de cadmium plus légers et plus flexibles que les panneaux en silicium ordinaires. Certains panneaux de verre/verre sont plus lourds, mais les panneaux à couche mince ont encore des utilisations particulières. Ils peuvent aller sur des surfaces courbes ou de forme irrégulière comme les bateaux, les camping-cars et les équipements portables. Leur légèreté signifie qu’ils n’exercent pas beaucoup de pression sur les toits. C'est bon pour les vieux bâtiments. Ils sont également plus faciles à installer et à déplacer.
| Type de module | Spécifications de poids | Spécifications de flexibilité |
|---|---|---|
| C-Si conventionnel (verre) | Environ 20 kg pour une dalle de 250W (verre 3,2 mm) | Raide à cause du verre ; lourd et pas bon pour les surfaces courbes ou délicates |
| C-Si flexible (polymère) | 2,0 à 2,5 kg/m⊃2 ; (jusqu'à 80% plus léger) | Pliable ; conçu pour les toits incurvés, les tentes et les formes étranges ; facile à installer |
| Film mince CdTe (verre/verre) | Plus lourd par panneau (environ 76,9 lb pour 470 W) | Raide à cause du verre ; pas aussi flexible que les panneaux c-Si flexibles à base de polymère |
Les panneaux solaires légers en tellurure de cadmium n’alourdissent pas les toits.
Leur forme courbée leur permet de s'adapter à des surfaces courbes ou irrégulières.
Ils sont faciles à installer et à déplacer, ils sont donc parfaits pour une utilisation portable et d’urgence.
Tellurure de cadmium (CdTe) Système de tuiles solaires Toit en verre solaire à couche mince
Les panneaux solaires au tellurure de cadmium sont utilisés dans les grands projets. Le parc solaire Topaz en Californie est le plus grand. Il dispose d’une puissance de 550 MW et de 9 millions de panneaux. Cela montre que la technologie fonctionne bien pour les gros travaux. Des entreprises comme Terli aident davantage de personnes à utiliser des cellules solaires au tellurure de cadmium. Terli fabrique de nombreux produits en verre solaire, tels que des murs-rideaux BIPV, des murs en verre solaire, des tuiles et des couvertures d'ombrage. Ces produits aident à installer des panneaux solaires dans les bâtiments et à amener du tellurure de cadmium dans davantage d'endroits. Terli s'efforce de rendre ses panneaux efficaces, abordables et faciles à utiliser. Cela aide davantage de bâtiments écologiques et de grands projets énergétiques à utiliser des panneaux solaires au tellurure de cadmium.
Les cellules solaires au tellurure de cadmium pourraient être efficaces à plus de 30 %. En effet, le matériau absorbe très bien la lumière du soleil. Dans les laboratoires, les scientifiques ont fabriqué des cellules efficaces à plus de 22 %. Mais la plupart des panneaux solaires que vous pouvez acheter n’atteignent qu’environ 18,6 %. Il existe encore une grande différence entre ce qui est possible et ce qui se passe dans la vraie vie. Certaines choses empêchent ces cellules de mieux fonctionner. Un problème est que le dopage du cuivre limite le nombre de trous. Cela maintient la tension en circuit ouvert en dessous de 1 volt. Il est également difficile d’établir de bons contacts. Les scientifiques ne comprennent pas entièrement comment les électrons se déplacent dans les couches. Ces problèmes empêchent les cellules solaires au tellurure de cadmium d’atteindre leurs meilleures performances.
Le tellure est très rare dans la croûte terrestre. On le trouve à environ une partie par milliard. La majeure partie du tellure provient de l’extraction du cuivre en tant que sous-produit. Cela signifie que nous n’obtiendrons plus de tellure que si nous extrayons plus de cuivre. La planète produit environ 500 tonnes de tellure chaque année. Mais l’industrie solaire pourrait bientôt avoir besoin de plus de 1 200 tonnes. La Chine raffine plus de la moitié du tellure mondial. Cela peut entraîner des problèmes d’approvisionnement et de politique. Le recyclage permet de récupérer jusqu'à 95 % du tellure des vieux panneaux. Mais le recyclage à lui seul ne suffira pas à répondre aux besoins futurs. Nous devons investir dans l’exploitation minière, le raffinage et le recyclage. Les règles et les plans de l’industrie peuvent contribuer à maintenir un approvisionnement stable et à réduire les coûts.
Remarque : Il n’y a pas assez de tellure pour de nombreux panneaux solaires en tellurure de cadmium.
Le cadmium est très toxique. L'Environmental Protection Agency a des règles strictes concernant le cadmium dans l'eau. Le tellurure de cadmium peut endommager les cellules et provoquer des problèmes pulmonaires s'il est inhalé ou avalé. Ces panneaux solaires ne polluent pas lors d'une utilisation normale. Mais s’ils sont cassés ou mal jetés, ils peuvent libérer des toxines. Les vieux panneaux mis en décharge peuvent parfois laisser échapper trop de cadmium, surtout dans certaines conditions. Certains pays, comme l'UE, ont des règles pour recycler les panneaux et arrêter la pollution. Mais de nombreux pays ne disposent pas de règles strictes. Les gens s’inquiètent de la sécurité et de la pollution causée par les cellules solaires au tellurure de cadmium.
| des aspects | Détails |
|---|---|
| Toxicité | Le cadmium est très toxique ; L'EPA a des règles strictes sur l'eau ; Le CdTe peut endommager les cellules |
| Potentiel de lixiviation | Certains tests de mise en décharge montrent trop de cadmium |
| Mesures réglementaires | L'UE a des règles pour le recyclage des panneaux ; de nombreux endroits ne le font pas |
| Impact environnemental | Une mauvaise élimination peut libérer du cadmium et du tellure ; un recyclage sûr est nécessaire |
Les panneaux solaires au tellurure de cadmium durent environ 20 à 25 ans. C'est un peu plus court que les panneaux en silicium, qui durent 25 à 30 ans. Certains problèmes peuvent accélérer l’usure de ces panneaux. Les matériaux peuvent s’étirer différemment à chaud ou à froid. Cela peut provoquer des fissures ou un pelage. Les panneaux flexibles peuvent se fissurer s’ils sont trop pliés. Le temps chaud et froid et la lumière du soleil peuvent endommager les panneaux au fil du temps. De plus en plus de défauts et de problèmes apparaissent à mesure que les panneaux vieillissent. Le cuivre peut se déplacer des pièces métalliques et nuire au fonctionnement des panneaux. Ces problèmes rendent la durabilité importante pour les grands projets solaires.
Les panneaux solaires en tellurure de cadmium ne sont pas aussi courants que les panneaux en silicium. Ils représentent environ 5 % du marché solaire mondial. Seules quelques entreprises fabriquent ces panneaux. First Solar est le plus grand. Cette petite offre peut rendre difficile l’obtention de suffisamment de panneaux pour les gros travaux. Les programmes de recyclage peuvent récupérer la majeure partie du tellure et du cadmium des vieux panneaux. Mais le recyclage continue de s’améliorer et tous les endroits ne peuvent pas gérer les vieux panneaux solaires en toute sécurité. Les gens s’inquiètent des problèmes de sécurité et de recyclage. Rendre le recyclage meilleur et plus facile aidera les panneaux solaires en tellurure de cadmium à devenir plus sûrs et plus populaires.
Les scientifiques travaillent à améliorer les cellules solaires au tellurure de cadmium. Des équipes de l'Université d'État du Colorado et de l'Institut de technologie de Bombay ont fabriqué une nouvelle cellule solaire. Cette cellule contient des couches de pérovskite et de tellurure de cadmium. Il a atteint une efficacité record de 24,2%. Les scientifiques veulent l’augmenter encore, peut-être à 27 % ou plus. Ils essaient également de nouvelles choses comme les absorbeurs alliés CdSexTe1-x. Ils passent du dopage au cuivre au dopage à l’arsenic. Ces changements aident les supports de charge à durer plus longtemps et rendent les modules plus solides. Les cellules de laboratoire ont désormais une efficacité de plus de 22 %. Les modules commerciaux peuvent atteindre jusqu'à 18,6 %. Le plus grand défi est de faire en sorte que ces améliorations fonctionnent sur de nombreux panneaux.
Les scientifiques souhaitent utiliser moins de tellure tout en conservant de bonnes performances. Ils conçoivent des cellules solaires ultrafines au CdTe qui nécessitent moins de matériau. Ces cellules fonctionnent toujours bien. Ils fabriquent également des alliages de tellure de cadmium et de zinc pour améliorer le film et utiliser moins de tellure. Les scientifiques recherchent de meilleurs moyens d’obtenir du tellure grâce à l’exploitation minière. Ils essaient également de nouvelles méthodes de dopage. Certains groupes utilisent des alliages CdSeTe et de meilleurs contacts arrière pour obtenir plus d'énergie. Ces étapes contribuent à rendre la chaîne d’approvisionnement plus sûre et la production plus stable.
L'industrie solaire rend les panneaux plus sûrs et meilleurs pour la planète. Les nouvelles soudures utilisent de l'étain-bismuth au lieu de substances toxiques. Les panneaux verre-verre n'ont pas besoin de feuilles de fond en polymère. Cela les rend plus forts et plus sûrs. Les ingénieurs japonais ont trouvé un moyen d'éliminer les couches toxiques de cadmium pendant la production. Les règles de l’industrie et les programmes de recyclage s’améliorent. Cela rend les usines plus propres et plus sûres pour les travailleurs. Des études montrent que ces changements réduisent le réchauffement climatique et aident les panneaux à durer plus longtemps. C'est bon pour l'environnement.
Terli est un leader dans la technologie solaire au tellurure de cadmium vert. L'entreprise utilise de fins absorbeurs de CdTe pour économiser du matériel et de l'argent. Terli ajoute une couche de tellure à l'arrière pour augmenter la tension et l'efficacité. Leurs cellules bicouches CdSeTe/Te fournissent plus de courant. La couche tampon MgZnO laisse entrer plus de lumière et aide les électrons à se déplacer. Terli obtient du cadmium et du tellure à partir des restes miniers. Cela réduit les déchets et protège l’environnement. Leur procédé en couche mince utilise moins d'énergie et moins de matériaux. Cela soutient un avenir plus propre pour l’énergie solaire.
Les cellules solaires au tellurure de cadmium présentent de gros avantages. Ils coûtent moins cher à fabriquer et fonctionnent bien. Leur conception peut également se plier ou se plier. Mais il y a aussi quelques problèmes. Il est difficile d’obtenir suffisamment de matériel. Le cadmium peut être très nocif. Les gens devraient penser à quelques choses :
Combien coûtent les panneaux et dans quelle mesure ils transforment la lumière du soleil en énergie
Règles pour l'environnement et comment recycler en toute sécurité
Comment le marché se développe et comment les panneaux de silicium sont compétitifs
De nouvelles idées et recherches en cours
Des entreprises comme Terli continuent de fabriquer des cellules solaires au CdTe de meilleure qualité et plus sûres. L’utilisation de ces faits peut aider les gens à choisir les meilleurs panneaux solaires.
Les cellules solaires au CdTe utilisent un film mince pour capter la lumière du soleil. Les panneaux de silicium utilisent des morceaux de silicium épais. Les panneaux CdTe sont plus légers et parfois flexibles. Les panneaux en silicone sont lourds et rigides.
Les panneaux CdTe sont sûrs lorsqu’ils sont utilisés correctement. Les pièces toxiques restent scellées à l’intérieur du panneau. Un bon recyclage et une manipulation soigneuse évitent de nuire à la nature. Les règles de sécurité permettent de fabriquer et de jeter les panneaux en toute sécurité.
La plupart des panneaux solaires au CdTe fonctionnent pendant 20 à 25 ans. Leur durée dépend de la météo et des soins. Les vérifier souvent les aide à durer plus longtemps.
Oui, le recyclage peut récupérer la plupart du cadmium et du tellure. Le processus de recyclage ne cesse de s'améliorer. Le recyclage réduit les déchets et aide la planète.
Les cellules solaires au CdTe fonctionnent bien lorsqu’il fait chaud dehors. Ils perdent moins d’énergie que les panneaux en silicium sous l’effet de la chaleur. Cela les rend parfaits pour les endroits ensoleillés et chauds.
