Vues : 0 Auteur : Éditeur du site Heure de publication : 2025-07-10 Origine : Site
La technologie solaire au tellurure de cadmium (CdTe) est leader dans le domaine de l’énergie solaire en couches minces. Cela fonctionne bien car il possède une structure matérielle spéciale. Cela l’aide à transformer très efficacement la lumière du soleil en électricité. Les cellules solaires au CdTe ont une bande interdite de 1,45 eV. Ils ont également un coefficient d'absorption élevé de 10^6 cm^-1. Cela signifie qu’ils peuvent rapidement transformer la lumière du soleil en énergie. Chaque module utilise seulement 0,065 kg de matériau cellulaire. Leur fabrication ne nécessite que 59 kWh d’électricité. Ces éléments rendent la technologie solaire au tellurure de cadmium (CdTe) bon marché et rapide à fabriquer. C'est un excellent choix pour les besoins énergétiques d'aujourd'hui.
Les cellules solaires au tellurure de cadmium (CdTe) utilisent une fine couche de matériaux spéciaux. Ces matériaux aident à transformer la lumière du soleil en électricité. Ils le font de manière efficace et bon marché. Ces cellules solaires ont une conception en couches. Cette conception les aide à capter plus de lumière du soleil. Cela les aide également à produire plus de puissance. Cela rend les cellules solides et fiables. Les panneaux solaires au CdTe coûtent moins cher à fabriquer. Ils consomment moins d’énergie. Ils fonctionnent bien dans les endroits chauds, nuageux ou faiblement éclairés. Ils font mieux que les panneaux en silicium dans ces conditions. Ils durent plus de 25 ans. Ils peuvent être recyclés en toute sécurité. Ils ont également un impact moindre sur l’environnement. Cela en fait un choix judicieux en matière d’énergie propre. La technologie CdTe connaît une croissance rapide. Il est utilisé dans les grands parcs solaires et les bâtiments commerciaux. Il est également utilisé dans la conception de nouveaux bâtiments. De futures utilisations passionnantes seront bientôt disponibles.
Les cellules solaires à couches minces au CdTe ont des couches empilées les unes sur les autres. Chaque couche effectue un travail spécial pour aider à produire de l'électricité à partir de la lumière du soleil. La conception la plus courante est appelée configuration superstrat. Dans cette conception, la lumière entre par un contact frontal transparent. Les couches principales sont un oxyde conducteur transparent, une couche fenêtre, un absorbeur de tellurure de cadmium et un contact arrière. Certaines conceptions plus récentes utilisent deux couches absorbantes pour capter davantage de lumière solaire.
Les scientifiques ont trouvé de nouvelles façons de construire ces cellules. Ils utilisent de minces absorbeurs de CdTe, ajoutent des couches de tellure à l’arrière et fabriquent des cellules bicouches avec du CdSeTe. Ces changements aident les cellules à produire plus de courant et de tension. Ils aident également les cellules à mieux fonctionner globalement.
Voici un tableau qui montre quelques points importants faits sur l'architecture des appareils : référence
| en matière d'innovation en matière d'architecture d'appareils | /mesure de performance | Résultat clé/impact |
|---|---|---|
| Absorbeurs minces de CdTe (épaisseur de 0,4 à 1,0 µm) | Efficacité supérieure à 10 % (0,4 µm), 15 % (1,0 µm) ; bien élevé IV | Les absorbeurs plus fins coûtent moins cher tout en conservant une bonne tension |
| Couche de tellure (Te) au contact arrière | Tension supérieure à 1 V à des températures plus basses | Un meilleur contact arrière aide la cellule à produire plus de tension |
| Cellules bicouches CdSeTe/Te | +2 mA/cm⊃2 ; courant, quelques chutes de tension, meilleur PL | Photoluminescence plus actuelle et meilleure |
| Couche tampon d'interface avant MgZnO | Plus d'électrons avec le dopage Ga | Un tampon de bande interdite plus élevé laisse passer plus de lumière |
Certaines cellules solaires avancées au CdTe utilisent une structure tandem. Cela signifie qu'ils empilent une cellule supérieure en CdTe et une cellule inférieure en FeSi2. Les deux cellules sont reliées par une jonction tunnel. Cette conception peut atteindre un rendement très élevé. Certaines cellules tandem peuvent atteindre 44,5% d'efficacité dans les tests.
Les cellules solaires à couches minces CdTe utilisent quelques matériaux importants. La couche absorbante principale est constituée de tellurure de cadmium. Ce matériau absorbe bien la lumière du soleil. La couche de fenêtre est généralement constituée de sulfure de cadmium. Il laisse passer la lumière mais bloque les charges indésirables. Certaines nouvelles conceptions utilisent du sulfure d'indium ou de l'oxyde de magnésium et de zinc pour de meilleurs résultats. Le contact avant est un oxyde conducteur transparent, comme l'oxyde d'étain ou l'oxyde d'étain et d'indium. Cette couche laisse entrer la lumière et évacue l’électricité.
Des études montrent que la qualité de ces matériaux est très importante. Une microstructure polycristalline lisse dans la couche de CdTe aide la cellule à mieux fonctionner. La résistance élevée aux shunts dans les couches maintient la cellule efficace, même lorsqu'il ne fait pas très lumineux à l'extérieur. La couche de fenêtre CdS doit être lisse et exempte de défauts. Cela aide la lumière du soleil à se transformer en électricité. L'électrode avant doit avoir une faible résistance pour arrêter la perte de puissance, en particulier en cas de fort ensoleillement. Ces choix et contrôles permettent à la technologie CdTe de mieux fonctionner que les autres cellules solaires à couches minces dans de nombreuses situations.
Les cellules solaires à couches minces CdTe utilisent des semi-conducteurs pour transformer la lumière du soleil en électricité. Lorsque la lumière du soleil frappe la cellule, la couche absorbante CdTe absorbe la lumière. Cette énergie fait bouger les électrons et crée des paires électron-trou. Le champ électrique à la jonction pn sépare ces charges. Les électrons vont au contact avant. Les trous vont au contact arrière. Ce mouvement produit un courant électrique. Le courant peut alimenter des objets ou entrer dans le réseau.
La façon dont la cellule est construite et les matériaux utilisés affectent son fonctionnement. Par exemple, l’épaisseur de la couche de CdTe, les niveaux de dopage et la qualité des contacts comptent tous. Le tableau ci-dessous présente quelques faits importants sur une cellule solaire CdTe typique :
| du paramètre / | Valeur | Description de la plage / Remarques |
|---|---|---|
| Épaisseur de l'absorbeur CdTe | 0,5 µm | Meilleure épaisseur pour une efficacité élevée |
| Épaisseur de la couche de fenêtre | 50 nm | Meilleure épaisseur pour la couche de fenêtre (In2S3 utilisé) |
| Résistance série (R_s) | 0–2 Ω·cm⊃2 ; | Gamme pour de meilleures performances |
| Résistance shunt (R_sh) | 10⊃3;–10⁵Ω·cm⊃2 ; | Gamme pour de meilleures performances |
| Tension en circuit ouvert (V_oc) | 0,6566 V | Réalisé en structure double absorbeur |
| Courant de court-circuit (J_sc) | 49,78 mA/cm⊃2 ; | Réalisé en structure double absorbeur |
| Facteur de remplissage (FF) | 83,68% | Réalisé en structure double absorbeur |
| Efficacité (η) | 27,35% | Rendement plus élevé avec le double absorbeur CdTe et FeSi2 par rapport à 13,26 % pour le simple absorbeur CdTe |
| Température de fonctionnement | 300K | Testé à température standard |
Les cellules solaires à couches minces CdTe peuvent conserver environ 70 à 80 % de leur efficacité normale, même en cas de faible luminosité. Cela en fait un bon choix pour de nombreuses utilisations. Le mélange d'une conception intelligente, de bons matériaux et de couches semi-conductrices spéciales permet à la technologie solaire au tellurure de cadmium de fournir une énergie solaire forte et fiable.
Les fabricants suivent quelques étapes pour fabriquer ces cellules solaires. Ils commencent par une base en verre ou flexible. Ensuite, ils mettent une couche transparente qui laisse entrer la lumière et déplace l’électricité. Après cela, ils ajoutent une fine couche de fenêtre en sulfure de cadmium. Ensuite, ils ont appliqué la couche absorbante principale à l’aide de poudre de CdTe. Ils utilisent des méthodes telles que la pulvérisation cathodique ou le dépôt chimique en phase vapeur pour cette étape. Certaines entreprises fabriquent des cristaux de CdTe en utilisant des méthodes de congélation spéciales. Ces étapes construisent les couches qui transforment la lumière du soleil en énergie. Les grands projets, comme la commande de 457 MW de First Solar, montrent avec quelle rapidité ces panneaux peuvent être fabriqués. Le soutien du gouvernement et de la recherche contribue à rendre ces cellules solaires moins chères et de meilleure qualité.
Le procédé en couche mince utilise moins de matériaux et d'énergie que les panneaux en silicium. Cela le rend plus rapide et meilleur pour l’environnement.
Les cellules solaires à couches minces au CdTe ont besoin de cadmium et de tellure. Les deux proviennent de restes de matériaux issus de l’exploitation minière. Cela permet de réduire les déchets. Le tableau ci-dessous donne des informations importantes sur l'origine de ces matériaux et la manière dont ils sont utilisés :
| Aspect | Détails |
|---|---|
| Matières premières primaires | Cadmium, Tellure |
| Segmentation du marché | Par source : Tellure, Cadmium |
| Part de marché par type de cible | Cibles métalliques : >58 % ; Cibles en alliage : ~42 % |
| Utilisation dans les technologies solaires | CdTe et CIGS : 30% du marché des matériaux cibles |
| Tendances d'adoption | Alloy vise une utilisation en hausse de 31 % en 2 ans ; 38% des producteurs préfèrent les alliages |
| Demande régionale | La demande de cibles à base de cuivre a augmenté de 35 % en Asie-Pacifique |
| Défis de production | 30 % de problèmes de revêtement du visage ; Des taux de rejet 28 % plus élevés ; 22% de défis d'intégration |
| Impact sur l'efficacité | La précision du dépôt peut affecter la conversion d'énergie jusqu'à 20 % |
Ces matériaux contribuent à fabriquer les couches qui captent la lumière du soleil. Utiliser les restes miniers aide la planète et permet d’économiser de l’argent.
Les cellules solaires à couches minces sont devenues bien meilleures dans leur capacité à produire de l’énergie. Les nouvelles façons de les fabriquer ont augmenté leur efficacité d'environ 13 %. En laboratoire, ces cellules solaires peuvent atteindre un rendement allant jusqu’à 22,1 %. La plupart des panneaux que vous pouvez acheter fonctionnent à 16-18 %. L'ajout d'alliages CdSeTe aide à résoudre les problèmes et permet à la cellule de collecter plus d'énergie. Certains nouveaux modèles, comme la pérovskite-CdTe, ont dépassé l’efficacité de 22 %. Les scientifiques et le gouvernement veulent obtenir au-dessus de 24 % d’ici 2025 et de 26 % d’ici 2030 . Ces améliorations aident les panneaux solaires à couches minces à fournir plus d’énergie et à coûter moins cher aux utilisateurs.
Les panneaux solaires à couches minces représentent désormais environ 5 % du marché solaire mondial. Ils sont fabriqués rapidement et remboursent rapidement leur énergie, de sorte que de plus en plus de personnes les choisissent pour une énergie propre.
Les panneaux solaires à couches minces CdTe fonctionnent bien dans de nombreux endroits. Leur efficacité s’est améliorée au fil des années. La plupart des panneaux que vous pouvez acheter actuellement ont une efficacité d’environ 19 %. Dans les laboratoires, la meilleure cellule solaire au CdTe est efficace à près de 24 %. Le rendement le plus élevé possible est d'environ 28 à 30 %. Les panneaux à couche mince CdTe fonctionnent bien dans les endroits chauds et sombres. Cela les rend parfaits pour les grands parcs solaires dans les zones chaudes ou nuageuses. De nouvelles études ont aidé les couches minces de CdTe correspondre au silicium multicristallin à certains égards. Les scientifiques travaillent toujours pour améliorer encore les matériaux et la conception.
Les panneaux solaires à couches minces CdTe coûtent moins cher que la plupart des autres. Le prix de chaque watt est d'environ 0,46 $. Les panneaux en silicium cristallin coûtent entre 0,70 $ et 1,50 $ par watt. Le film mince de CdTe utilise moins de matériau car sa couche absorbante est plus fine. Cela les rend plus faciles et moins chers à fabriquer. Ils utilisent également moins d'énergie à construire. Un panneau solaire CdTe récupère l'énergie utilisée pour sa fabrication moins d'un an . Cela signifie qu’il donne plus d’énergie qu’il n’en a fallu pour construire en moins de douze mois. Les cellules solaires à couches minces CdTe sont un choix judicieux pour l’énergie verte car elles consomment moins d’énergie et polluent moins.
Le tableau ci-dessous montre comment les panneaux solaires à couches minces avec couche mince de CdTe se comparent aux panneaux en silicium cristallin :
| métrique (c-Si) | Silicium cristallin | CdTe à couches minces |
|---|---|---|
| Efficacité | 20% - 25% | ~19% |
| Coefficient de température | -0,387%/ºC à -0,446%/ºC | -0,172%/ºC |
| Coût par Watt | 0,70 $ - 1,50 $ | 0,20 $ - 0,46 $ |
| Épaisseur | ~180 µm | 1 - 6 µm |
| Espace requis par kW | Standard | Jusqu'à 31 % d'espace en plus |
Les cellules solaires à couche mince avec une couche mince de CdTe perdent moins d'énergie lorsqu'elles chauffent. Ils fonctionnent également mieux dans les endroits poussiéreux ou sales. Ils perdent moins d'énergie que les panneaux de silicium à ces endroits. Les panneaux solaires à couches minces sont plus minces et peuvent se plier, ce qui permet de les utiliser de nouvelles manières. Leur bonne efficacité, leur prix bas et leurs excellentes performances dans des conditions météorologiques difficiles en font un choix de premier ordre pour les grands projets solaires.
Tellurure de cadmium (CdTe) Système de tuiles solaires Toit en verre solaire à couche mince
Les cellules solaires à couches minces au CdTe présentent de nombreux avantages. Ils fonctionnent bien dans une lumière vive et faible. Certaines cellules flexibles CdTe peuvent atteindre 12,6% d'efficacité sur le plastique . Les petites cellules dures de CdTe peuvent atteindre 23,1% d'efficacité . Les panneaux commerciaux en CdTe peuvent atteindre une efficacité de 19,9 %. La plupart des panneaux CdTe durent plus de 25 ans. Cela en fait un bon choix pour l’énergie à long terme.
La conception à couche mince utilise moins de matériaux et d’énergie pour sa fabrication. Il ne nécessite qu’environ 35 % de l’énergie utilisée par les panneaux en silicium. Les panneaux en CdTe remboursent leur énergie environ quatre mois plus rapidement que ceux en silicium. Les usines peuvent fabriquer ces panneaux rapidement. Certaines entreprises produisent plus de 9 GW chaque année. La technologie CdTe permet également de créer des panneaux légers et flexibles. Ce sont bons pour les bâtiments et l’énergie portable.
Les cellules solaires à couches minces au CdTe continuent de bien fonctionner sous la chaleur ou dans les nuages. Leur faible coefficient de température leur permet de perdre moins de puissance lors des journées chaudes.
| de l’avantage | Valeur/Description |
|---|---|
| Efficacité cellulaire la plus élevée | 23,1% |
| Durée de vie des modules | >25 ans |
| Temps de récupération énergétique | 4 mois de moins que le PV silicium |
| Efficacité cellulaire flexible | Jusqu'à 12,6% sur les substrats polymères |
| Consommation d'énergie dans le secteur manufacturier | Environ 35 % des modules en silicium |
Les cellules solaires à couches minces au CdTe présentent certains problèmes. Le cadmium est toxique, c'est pourquoi les gens s'inquiètent pour leur sécurité. Mais des études montrent qu’une utilisation normale est très sûre. Les travailleurs des usines ne sont pas exposés à beaucoup de cadmium . La plupart des risques proviennent de phénomènes rares comme les incendies ou les grosses tempêtes. Même dans ce cas, très peu de cadmium s’échappe.
Certains problèmes techniques peuvent réduire le fonctionnement des cellules. Une inadéquation des treillis et une mauvaise conception du champ de la surface arrière peuvent nuire à l’efficacité. Ces problèmes peuvent également accélérer la dégradation des cellules. Les modèles informatiques ne correspondent pas toujours aux résultats réels. Les cellules flexibles au CdTe sont un peu moins efficaces que les cellules dures. Mais ils donnent plus de façons de les utiliser.
L'Europe et les États-Unis ont des règles pour une manipulation et un recyclage sûrs . Cela contribue à réduire les risques pour la santé et l’environnement.
Les panneaux solaires à couches minces CdTe sont meilleurs pour l'environnement que de nombreux autres types d'énergie solaire. Leur fabrication consomme moins d’énergie. Le recyclage des panneaux en CdTe consomme également moins d’énergie que le recyclage des panneaux en silicium. Le recyclage réduit le risque de fuite de cadmium à la fin de la durée de vie du panneau. Les États-Unis et l’Europe disposent de programmes pour contribuer au recyclage en toute sécurité.
Des études montrent que les panneaux CdTe sont sans danger pour l'environnement dans le cadre d'une utilisation normale. Même lors d'incendies sur les toits, seulement environ 0,05 % du cadmium est rejeté . Mais si les panneaux ne sont pas correctement recyclés, jusqu'à 62 % du cadmium pourrait s'échapper après une longue exposition à l'eau. Cela montre pourquoi de solides programmes de recyclage sont nécessaires à mesure que de plus en plus de panneaux vieillissent. Le recyclage est meilleur pour la planète que de jeter les panneaux. Cela nous permet également de réutiliser des matériaux importants.
Les études du cycle de vie montrent que les cellules solaires à couches minces au CdTe fonctionnent bien et sont meilleures pour l'environnement. Cela en fait un choix intelligent et écologique pour l’énergie solaire.
Source des images : ne pas éclabousser
Les panneaux solaires à couches minces sont importants pour les grands projets énergétiques. De nombreuses grandes fermes solaires utilisent des panneaux solaires en tellurure de cadmium. Ces panneaux sont efficaces et coûtent moins cher à fabriquer. Ils fonctionnent bien dans les systèmes montés au sol. Cela permet de fournir beaucoup de puissance. Les panneaux rigides sont solides et durent longtemps, même par mauvais temps. De nombreux bâtiments commerciaux installent des panneaux solaires à couches minces sur leur toit. Cela permet d'économiser de l'espace et de réduire les factures d'énergie. Les entreprises choisissent ces panneaux pour être plus respectueux de l'environnement et obtenir des récompenses gouvernementales. De nouvelles idées, comme les modules bifaciaux et les systèmes de suivi, aident à capter davantage de lumière solaire. Cela signifie qu’ils peuvent produire plus d’énergie. Le marché de ces panneaux connaît une croissance rapide. En 2023, les bâtiments commerciaux composaient 57% de toutes les nouvelles installations.
| sur les métriques/aspects | Données/informations |
|---|---|
| Part du secteur commercial (2023) | 57 % (la plus grande part d'installation) |
| Croissance du marché (2023-2032) | 4 milliards de dollars à 12 milliards de dollars, TCAC de 12,5 % |
| Adoption régionale | Fort en Asie-Pacifique, en Amérique du Nord et en Europe |
Les panneaux solaires à couches minces changent la façon dont les bâtiments utilisent l'énergie. Le système de véranda Terli BIPV montre comment ces panneaux s'intègrent aux bâtiments modernes. Ce système peut modifier la quantité de lumière entrante. Il produit toujours de l’énergie tout en laissant entrer la bonne quantité de lumière. Les constructeurs peuvent choisir la couleur, la taille et la forme pour correspondre à n'importe quel bâtiment. La véranda offre une isolation, ce qui permet de garder les bâtiments au chaud ou au frais. Cela permet de réduire les coûts de chauffage et de climatisation. Les panneaux solaires à couches minces des projets BIPV transforment les murs, les toits et les fenêtres en producteurs d'énergie. Cela permet d'économiser de l'espace et ajoute de la valeur aux maisons et aux bureaux.
Les systèmes BIPV aident les villes et les entreprises à utiliser une énergie propre. Ils gardent également les bâtiments beaux et fonctionnels.
L’avenir des panneaux solaires à couches minces s’annonce prometteur. Les experts estiment que le marché passera de 6,09 milliards de dollars en 2023 à 30 milliards de dollars d’ici 2032. De nouvelles recherches continuent d’améliorer et de rendre plus flexibles ces panneaux. Des panneaux plus grands contribueront à réduire les coûts des grands projets. Des panneaux solaires flexibles en couches minces pourraient bientôt alimenter les voitures électriques, les stations spatiales et les gadgets portables. Les gouvernements et les entreprises dépensent de l’argent dans de nouvelles usines et dans la recherche. Cela aidera le marché à croître encore davantage. Le graphique ci-dessous montre comment le marché pourrait croître au fil du temps.
Les panneaux solaires à couches minces continueront d’aider le monde à utiliser davantage d’énergie solaire propre.
La technologie solaire au tellurure de cadmium est particulière car elle est fabriquée rapidement, fonctionne bien et est meilleure pour l’environnement. Les usines peuvent fabriquer chaque panneau moins de 4,5 heures . Les panneaux en CdTe produisent beaucoup moins de CO₂ que les panneaux en silicium. Ils peuvent également être recyclés dans plus de 90 % du temps. Le tableau ci-dessous donne des faits importants sur la croissance et l'avenir du CdTe :
| métriques | Données |
|---|---|
| Part de marché américaine | 21% |
| Part de marché mondiale | 4% |
| Objectif d’efficacité (2025) | 24% |
| Financement de la recherche | 20 millions de dollars |
Les scientifiques s’efforcent de rendre le CdTe encore meilleur pour l’énergie propre.
Les panneaux CdTe utilisent une fine couche pour capter la lumière du soleil. Les panneaux de silicium utilisent des morceaux de silicium épais. Les panneaux CdTe nécessitent moins de matériaux et moins d’énergie pour être fabriqués. Ils fonctionnent également mieux lorsqu’il fait chaud ou nuageux dehors.
Les panneaux solaires CdTe sont sûrs lorsqu’ils sont utilisés normalement. Le cadmium reste scellé à l'intérieur du panneau. Les vieux panneaux peuvent être recyclés grâce à des programmes spéciaux. Des études montrent que presque aucun cadmium ne s’échappe, même lors de rares accidents.
La plupart des panneaux solaires au CdTe durent plus de 25 ans. Ils continuent à bien fonctionner et perdent peu de puissance avec le temps. De nombreuses entreprises offrent de longues garanties pour ces panneaux.
Les panneaux solaires CdTe fonctionnent bien dans de nombreux types de temps. Ils restent efficaces même dans des conditions de faible luminosité et par temps froid. Cela en fait un bon choix pour les endroits moins ensoleillés.
