Megtekintések: 0 Szerző: Site Editor Közzététel ideje: 2025-07-24 Eredet: Telek
A kadmium-tellurid napelemek a legjobb választás a vékonyfilmes napelemekben. Különleges jó és rossz pontjaik vannak. Ezek a sejtek kadmium-telluridot használnak fő anyagként. Ez az anyag jól elnyeli a napfényt. Segít abban is, hogy a sejtek előállítása olcsóbb legyen. A kadmium-tellurid a világ napenergia-piacának csak mintegy 5%-át teszi ki. De ez nagyon fontos a nagy napenergia-projekteknél az Egyesült Államok
| technológiai | piaci részesedésében |
|---|---|
| Monokristályos szilícium | ~60% |
| Polikristályos szilícium | ~30% |
| CdTe vékonyfilm | ~5% |
| CIGS vékony film | ~2% |
Terli története bemutatja a valós élet előnyeit és azt, hogy milyen jól működnek a kadmium-tellurid napelemek.
A kadmium-tellurid napelemek előállítása olcsóbb. Kevesebb anyagot használnak fel, mint a szilícium panelek. Ez alkalmassá teszi őket nagy napenergia-projektekhez. Ezek a napelemek gyenge fényviszonyok mellett is jól működnek. Melegben is jól működnek. Folyamatosan jó teljesítményt adnak, ha a szilícium panelek nem. A CdTe panelek könnyebbek, mint a szilícium panelek. Rugalmasak is lehetnek. Ez lehetővé teszi, hogy az emberek ívelt vagy furcsa felületekre helyezzék őket. Az emberek használhatják őket csónakokon és régi tetőkön. Van néhány probléma a CdTe panelekkel. Kevés a tellúr a világon. A kadmium mérgező és veszélyes lehet. A CdTe panelek nem tartanak olyan sokáig, mint a szilícium panelek. A tudósok és a Terlihez hasonló cégek dolgoznak ezen problémák megoldásán. Azt akarják, hogy a CdTe napelemek biztonságosabbak legyenek. Azt is szeretnék, hogy jobban dolgozzanak, és jobban védjék a környezetet.
A kadmium-tellurid napelemek speciális szerkezettel rendelkeznek. Ez különbözteti meg őket a többi napelemtől. Vékony rétegeket használnak egymásra. A fő rész a kadmium-tellurid. Ez egy félvezető, amelynek közvetlen sávszélessége körülbelül 1,5 eV. Ez segít felszívni a legtöbb napfényt, amely éri. A sejtek vékony réteggel is jól működnek.
Egy normál kadmium-tellurid napelemnek több rétege van:
| Anyag | szerepe a CdTe napelemben | Hozzájárulás a teljesítményhez |
|---|---|---|
| p-típusú CdTe | Abszorber réteg | Közvetlen sávszélesség ideális a legtöbb napsugárzás elnyelésére; a magas abszorpciós együttható csökkenti az anyagfelhasználást és a költségeket. |
| n-típusú CdS | Ablak és pufferréteg | A széles sávszélesség biztosítja a napfény átlátszóságát; segíti az elektronszállítást. |
| Fluorral adalékolt ón-oxid (FTO) | Átlátszó vezető oxid (TCO) elülső érintkező | Lehetővé teszi a fotonok belépését a cellába, miközben hatékonyan gyűjti az áramot. |
| Belső ón-oxid (i-SnO2) | Nagy ellenállású átlátszó réteg | Korlátozza az egyenetlenségi hatásokat, növelve a hatékonyságot. |
| Réz-oxid (Cu2O) | Hátsó felületi mező (BSF) réteg | Gátként hat a hordozók visszaszorítására a hátsó érintkezésnél, csökkenti a rekombinációs veszteségeket és javítja a hatékonyságot. |
Ez a kialakítás lehetővé teszi, hogy a kadmium-tellurid napelemek kevesebb anyag felhasználásával is jól működjenek. A kadmium-tellurid használata segít a sejtek számára, hogy sok napfényt vegyenek fel. Ez fontos a vékonyrétegű napelemeknél.
A kadmium-tellurid napelemek nem azonosak a szilícium napelemekkel. A legnagyobb különbség az, hogy milyen vastagok és hajlékonyak. A kadmium-tellurid sejtek vékony, mindössze 1-6 mikrométer vastag filmet használnak. A szilícium panelek sokkal vastagabb, körülbelül 180 mikrométeres ostyát használnak.
| Jellemző | Kadmium Tellurid (CdTe) Napelemek | Hagyományos szilícium napelemek |
|---|---|---|
| Abszorber rétegvastagság | Vékony film, körülbelül 1-6 µm | Vastag kristályos szilícium lapka, körülbelül 180 µm |
| Abszorber anyag | Kadmium Tellurid (CdTe) | Kristályos szilícium (monokristályos vagy polikristályos) |
| Ablak/pufferréteg | Kadmium-szulfid (CdS), n-típusú réteg | Nem alkalmazható vagy eltérő anyagok |
| Elülső érintkező réteg | Átlátszó vezető oxid (TCO) | Fém rácsvonalak láthatók az elülső felületen |
| Hátsó érintkezési réteg | Jelen van, összegyűjti az elektronokat és elektromos érintkezést biztosít | Jelenlegi |
| Szubsztrát | Üveg vagy rugalmas anyagok, amelyek rugalmas paneleket tesznek lehetővé | Merev üvegfelület kerettel |
| Megjelenés | Egységes, folyamatos vékony film látható fémrácsok nélkül | Szegmentált cellák látható fémrácsvonalakkal |
| Rugalmasság | Rugalmas vékony filmként is gyártható | Merev panelek |
A kadmium-tellurid napelemek simának és egyenletesnek tűnnek. Hajlékony anyagokra készülhetnek. Ez azt jelenti, hogy ívelt vagy könnyű felületeken dolgoznak. A szilícium panelek merevek és fém vonalakkal rendelkeznek. Mindkét típus félvezetőt használ a napfény elektromos árammá alakítására. De az építési mód bizonyos helyeken különleges előnyöket biztosít a kadmium-tellurid napelemeknek.
A kadmium-tellurid napelemek előállítása olcsóbb. Nincs szükségük annyi szilíciumra, mint más napelemeknek. Ezzel pénzt takarít meg az anyagokra. A vékonyrétegű panelek szilícium helyett más anyagokat használnak. Ez megkönnyíti és kevésbé költséges előállításukat. A monokristályos szilícium panelek költsége a legtöbb, mert több szilíciumot használnak fel, és keményebbek a lépéseik. A polikristályos szilícium panelek valamivel olcsóbbak, de még mindig több szilíciumot használnak, mint a vékonyrétegű panelek. A kadmium-tellurid modulok kadmiumot tartalmaznak, ezért a dolgozóknak óvatosnak kell lenniük. De ezeknek a celláknak az előállítása még mindig olcsóbb, mert kevesebb anyagot használnak fel, és könnyebben megépíthetők.
A CdTe vékonyrétegű napelemek kevesebb szilíciumot használnak, így olcsóbbak.
Ezeket a cellákat egyszerűbb elkészíteni, mint a szilícium paneleket.
Az alacsonyabb költségek miatt a kadmium-tellurid napelemmodulok alkalmasak nagy projektekre.
A kadmium-tellurid napelemek jobbak a környezet számára, mint a szilícium panelek. A National Renewable Energy Laboratory szerint ezeknek a paneleknek alacsonyabb a wattonkénti szénköltsége. Kevesebb energiát és anyagot használnak a gyártáshoz. Az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériuma szerint a kadmium-tellurid modul készítése sokkal kevesebb szén-dioxidot termel, mint egy szilícium. Az ezekben a panelekben lévő anyagok több mint 90%-a újrahasznosítható. Ez még jobban segíti a bolygót. A panelek gyártási módja kisebb légszennyezést és kevesebb energiafelhasználást is jelent. Ezek a dolgok a kadmium-tellurid napelemeket intelligens választássá teszik a tiszta energia számára.
Megjegyzés: A kadmium-tellurid napelemek segítik a környezetet azáltal, hogy csökkentik a globális felmelegedést, a savas esőket és az ózonproblémákat. A kadmium szivárgásának esélye nagyon kicsi, még nehéz helyzetekben is.
A kadmium-tellurid napelemek kívül is jól működnek. A tanulmányok azt mutatják, hogy több energiát termelnek, mint a szilícium cellák, amikor kevés a fény. Speciális sávszélességük és spektrális válaszuk segíti a jó munkát reggel, este és felhős napokon. Forró helyeken a kadmium-tellurid cellák jobban működnek, mint a szilícium cellák. A szilíciumcellák elveszítik az erejét, amikor felmelegszik. Az új oxidrétegek segítenek ezeknek a celláknak megőrizni a magas feszültséget és a teljesítményt, még forrón is. Ha kevés a fény, a kadmium-tellurid sejtek megtartják normál teljesítményük 70-80%-át. Erős nyitott áramköri feszültséget is tartanak. Ez alkalmassá teszi őket változó időjárású vagy kevesebb napfényes helyekre.
A vékonyréteg-technológiának köszönhetően a kadmium-tellurid napelemek könnyebbek és hajlíthatóbbak, mint a hagyományos szilícium panelek. Egyes üveg-/üvegpanelek nehezebbek, de a vékonyréteg-paneleknek még mindig vannak speciális felhasználási területei. Mehetnek ívelt vagy furcsa alakú felületeken, például csónakokon, lakóautókon és hordozható felszereléseken. Kis súlyuk azt jelenti, hogy nem terhelik túl a tetőket. Ez jó a régi épületekhez. Könnyebb felszerelni és mozgatni is.
| Modultípus Súly | Specifikáció | Rugalmassági specifikáció |
|---|---|---|
| Hagyományos c-Si (üveg) | Körülbelül 20 kg egy 250 W-os panelhez (3,2 mm-es üveg) | Merev az üveg miatt; nehéz és nem alkalmas ívelt vagy trükkös felületekre |
| Rugalmas c-Si (polimer) | 2,0–2,5 kg/m² (akár 80%-kal könnyebb) | Hajlítható; ívelt tetőkhöz, sátrakhoz és furcsa formákhoz készült; könnyen telepíthető |
| CdTe vékony film (üveg/üveg) | Panelenként nehezebb (kb. 76,9 font 470 W-hoz) | Az üveg miatt merev; nem olyan hajlékony, mint a polimer alapú rugalmas c-Si panelek |
A könnyű kadmium-tellurid napelemek nem nehezítik le a tetőket.
Hajlékony formájuk lehetővé teszi, hogy ívelt vagy páratlan felületeken is elférjenek.
Könnyen telepíthetők és mozgathatók, így kiválóan alkalmasak hordozható és vészhelyzeti használatra.
Kadmium Tellurid (CdTe) napelemes tetőcserép rendszer vékonyrétegű napelemes üvegtető
A kadmium-tellurid napelemeket nagy projektekben használják. A kaliforniai Topaz Solar Farm a legnagyobb. 550 MW teljesítménnyel és 9 millió panellel rendelkezik. Ez azt mutatja, hogy a technológia jól működik nagy munkáknál. Az olyan cégek, mint a Terli, több embernek segítenek a kadmium-tellurid napelemek használatában. A Terli számos napelemes üvegterméket gyárt, például BIPV függönyfalakat, szoláris üvegfalakat, tetőcserepeket és árnyékolókat. Ezek a termékek segítenek napelemeket beépíteni az épületekbe, és több helyre eljuttatni a kadmium-telluridot. A Terli azon dolgozik, hogy paneljeit hatékonyan, megfizethetővé és könnyen használhatóvá tegye. Ez segít abban, hogy több zöld épület és nagy energiaprojekt használjon kadmium-tellurid napelemeket.
A kadmium-tellurid napelemek hatékonysága több mint 30% lehet. Ennek az az oka, hogy az anyag nagyon jól elnyeli a napfényt. Laboratóriumokban a tudósok több mint 22%-os hatékonyságú sejteket készítettek. De a legtöbb megvásárolható napelem csak körülbelül 18,6%-ot ér el. Még mindig nagy a különbség aközött, hogy mi lehetséges és mi történik a való életben. Néhány dolog megakadályozza, hogy ezek a sejtek jobban működjenek. Az egyik probléma az, hogy a rézadalékolás korlátozza a lyukak számát. Ez a nyitott áramköri feszültséget 1 volt alatt tartja. Nehéz jó kapcsolatot kialakítani. A tudósok nem teljesen értik, hogyan mozognak az elektronok a rétegekben. Ezek a problémák megakadályozzák, hogy a kadmium-tellurid napelemek elérjék legjobb teljesítményüket.
A tellúr nagyon ritka a földkéregben. Megtalálható körülbelül egy rész per milliárd. A legtöbb tellúr a rézbányászatból származik melléktermékként. Ez azt jelenti, hogy csak akkor kapunk több tellúrt, ha több rezet bányászunk. A világ évente körülbelül 500 tonna tellúrt állít elő. De a napenergia-iparnak hamarosan több mint 1200 tonnára lehet szüksége. Kína a világ tellúrjának több mint felét finomítja. Ez problémákat okozhat az ellátásban és a politikában. Az újrahasznosítással a tellúr akár 95%-a is visszanyerhető a régi panelekből. De az újrahasznosítás önmagában nem lesz elegendő a jövőbeni szükségletekhez. Be kell fektetnünk a bányászatba, a finomításba és az újrahasznosításba. A szabályok és az iparági tervek segíthetnek az ellátás folyamatos és alacsonyabb költségek megőrzésében.
Megjegyzés: Nincs elég tellúr sok kadmium-tellurid napelemhez.
A kadmium nagyon mérgező. A Környezetvédelmi Ügynökség szigorú szabályokat ír elő a vízben lévő kadmiumra vonatkozóan. A kadmium-tellurid károsíthatja a sejteket, és tüdőproblémákat okozhat, ha belélegzik vagy lenyelik. Ezek a napelemek normál használat során nem szennyeznek. De ha eltörik vagy rosszul dobják ki, méreganyagok szabadulhatnak fel. A hulladéklerakókban lévő régi panelek néha túl sok kadmiumot szivároghatnak ki, különösen bizonyos körülmények között. Egyes helyeken, például az EU-ban, szabályok vonatkoznak a panelek újrahasznosítására és a szennyezés megállítására. De sok országban nincsenek szigorú szabályok. Az emberek aggódnak a biztonság és a kadmium-tellurid napelemek okozta szennyezés miatt.
| Képarány | részletei |
|---|---|
| Toxicitás | A kadmium nagyon mérgező; Az EPA szigorú vízszabályokkal rendelkezik; A CdTe károsíthatja a sejteket |
| Kimosódási potenciál | Egyes hulladéklerakási tesztek túl sok kadmiumot mutatnak ki |
| Szabályozási intézkedések | Az EU-nak vannak szabályai a panelek újrahasznosítására; sok helyen nem |
| Környezeti hatás | A rossz ártalmatlanítás kadmiumot és tellúrt szabadíthat fel; biztonságos újrahasznosításra van szükség |
A kadmium-tellurid napelemek élettartama körülbelül 20-25 év. Ez egy kicsit rövidebb, mint a szilícium panelek, amelyek élettartama 25-30 év. Bizonyos problémák miatt ezek a panelek gyorsabban elhasználódhatnak. Az anyagok hidegen vagy melegen eltérően nyúlhatnak. Ez repedéseket vagy hámlást okozhat. A hajlékony panelek megrepedhetnek, ha túlságosan hajlítanak. A hideg és meleg időjárás, valamint a napfény idővel károsíthatja a paneleket. A panelek öregedésével több hiba és probléma jelentkezik. A réz elmozdulhat a fém alkatrészekről, és ronthatja a panelek működését. Ezek a problémák fontossá teszik a tartósságot a nagy napenergia-projekteknél.
A kadmium-tellurid napelemek nem olyan elterjedtek, mint a szilícium panelek. A világ napenergia-piacának körülbelül 5%-át teszik ki. Csak néhány cég gyárt ilyen paneleket. A First Solar a legnagyobb. Ez a kis mennyiség megnehezítheti a nagy munkákhoz elegendő panel beszerzését. Az újrahasznosítási programok a tellúr és a kadmium nagy részét visszanyerhetik a régi panelekből. Az újrahasznosítás azonban még mindig javul, és nem minden helyen lehet biztonságosan kezelni a régi napelemeket. Az emberek aggódnak a biztonsági és újrahasznosítási problémák miatt. Az újrahasznosítás jobbá és egyszerűbbé tétele elősegíti, hogy a kadmium-tellurid napelemek biztonságosabbak és népszerűbbek legyenek.
A tudósok a kadmium-tellurid napelemek jobbá tételén dolgoznak. A Colorado Állami Egyetem és a Bombayi Technológiai Intézet csapatai új napelemet készítettek. Ebben a sejtben perovszkit és kadmium-tellurid rétegek vannak együtt. Rekord hatékonyságot ért el, 24,2%-ot. A tudósok még magasabbra, talán 27%-ra vagy még többre akarják tenni. Olyan új dolgokat is kipróbálnak, mint az ötvözött CdSexTe1-x abszorberek. Rézről arzéndoppingra térnek át. Ezek a változtatások elősegítik a töltéshordozók hosszabb élettartamát, és erősebbé teszik a modulokat. A laborsejtek immár több mint 22%-os hatékonysággal rendelkeznek. A kereskedelmi modulok akár 18,6%-ot is elérhetnek. A legnagyobb kihívás az, hogy ezek a fejlesztések sok panelen működjenek.
A tudósok kevesebb tellúrt akarnak használni, de megőrzik a jó teljesítményt. Ultravékony CdTe napelemeket terveznek, amelyekhez kevesebb anyagra van szükség. Ezek a sejtek továbbra is jól működnek. Kadmium-cink-telluridötvözeteket is készítenek, hogy javítsák a filmréteget és kevesebb tellúrt használjanak fel. A tudósok jobb módszereket keresnek a tellúr bányászatból való kinyerésére. Új doppingmódszereket is kipróbálnak. Egyes csoportok CdSeTe ötvözeteket és jobb hátsó érintkezőket használnak, hogy több energiát kapjanak. Ezek a lépések elősegítik az ellátási lánc biztonságosabbá tételét és a termelés egyenletesebbé tételét.
A napenergia-ipar biztonságosabbá és jobbá teszi a paneleket a bolygó számára. Az új forrasztásnál mérgező anyagok helyett ón-bizmutot használnak. Az üveg-üveg panelekhez nincs szükség polimer hátlapra. Ez erősebbé és biztonságosabbá teszi őket. A japán mérnökök megtalálták a módját a mérgező kadmiumrétegek eltávolításának a gyártás során. Az iparági szabályok és az újrahasznosítási programok egyre jobbak. Ez tisztábbá és biztonságosabbá teszi a gyárakat a dolgozók számára. A tanulmányok azt mutatják, hogy ezek a változások csökkentik a globális felmelegedést, és segítik a panelek élettartamát. Ez jót tesz a környezetnek.
A Terli vezető szerepet tölt be a zöld kadmium-tellurid szoláris technológia területén. A cég vékony CdTe abszorbereket használ az anyag- és pénzmegtakarítás érdekében. A Terli egy tellúrréteget ad a hátuljához a feszültség és a hatékonyság növelése érdekében. Kétrétegű CdSeTe/Te celláik több áramot adnak. Az MgZnO pufferréteg több fényt enged be, és segíti az elektronok mozgását. Terli a bányászati maradékból kadmiumot és tellúrt kap. Ez csökkenti a hulladékot és védi a környezetet. Vékonyfilmes eljárásuk kevesebb energiát és kevesebb anyagot használ fel. Ez a napenergia tisztább jövőjét támogatja.
A kadmium-tellurid napelemeknek van néhány nagy előnye. Előállításuk olcsóbb, és jól működnek. Kialakításuk hajlítható vagy hajlítható is. De vannak problémák is. Nehéz elég anyagot beszerezni. A kadmium nagyon káros lehet. Az embereknek el kell gondolkodniuk néhány dolgon:
Mennyibe kerülnek a panelek, és milyen jól alakítják át a napfényt energiává
Környezetvédelmi szabályok és a biztonságos újrahasznosítás módja
Hogyan növekszik a piac és hogyan versenyeznek a szilícium panelek
Új ötletek és kutatások zajlanak most
Az olyan cégek, mint a Terli, folyamatosan jobb és biztonságosabb CdTe napelemeket gyártanak. Ezen tények felhasználása segíthet az embereknek kiválasztani a legjobb napelemeket.
A CdTe napelemek vékony filmréteget használnak a napfény felfogásához. A szilícium panelek vastag szilíciumdarabokat használnak. A CdTe panelek könnyebbek és néha hajlékonyak. A szilícium panelek nehezek és merevek.
A CdTe panelek biztonságosak, ha megfelelő módon használják. A mérgező részek zárva maradnak a panel belsejében. A jó újrahasznosítás és a gondos kezelés megakadályozza a természet károsítását. A biztonsági szabályok segítenek a panelek biztonságos elkészítésében és kidobásában.
A legtöbb CdTe napelem 20-25 évig működik. Az időjárástól és a gondozástól függ, hogy mennyi ideig tartanak. Ellenőrzésük gyakran hosszabb ideig tart.
Igen, az újrahasznosítással a legtöbb kadmium és tellúr visszanyerhető. Az újrahasznosítási folyamat folyamatosan javul. Az újrahasznosítás csökkenti a hulladék mennyiségét, és segít a bolygónknak.
A CdTe napelemek jól működnek, ha kint meleg van. Kevesebb energiát veszítenek, mint a szilícium panelek hő hatására. Ez alkalmassá teszi őket napos és meleg helyekre.
