テルル化カドミウム (CdTe) 太陽電池技術は、薄膜太陽エネルギーのリーダーです。特殊な材料構造を持っているため、優れた効果を発揮します。これにより、太陽光を非常に効率的に電気に変換することができます。 CdTe 太陽電池のバンドギャップは 1.45 eV です。また、10^6 cm^-1 という高い吸収係数を持っています。これは、太陽光をすぐに電力に変えることができることを意味します。各モジュールで使用されるセル材料はわずか 0.065 kg です。製造に必要な電力はわずか 59 kWh です。これらにより、テルル化カドミウム (CdTe) 太陽電池技術が安価かつ迅速に製造できるようになります。それは今日のエネルギー需要にとって素晴らしい選択肢です。
テルル化カドミウム (CdTe) 太陽電池は、特殊な材料の薄層を使用します。これらの材料は太陽光を電気に変えるのに役立ちます。彼らはこれを効率的かつ安価な方法で行います。これらの太陽電池は積層設計になっています。このデザインは、より多くの日光をキャッチするのに役立ちます。それはまた、より多くの力を生み出すのにも役立ちます。これにより、セルが強くなり、信頼性が高くなります。 CdTe ソーラーパネルは製造コストが低くなります。エネルギーの使用量が少なくなります。暑い場所、曇った場所、または暗い場所でも効果を発揮します。このような条件ではシリコンパネルよりも優れた性能を発揮します。 25 年以上持続します。安全にリサイクルできます。また、環境への影響も小さくなります。このため、クリーン エネルギーとして賢い選択となります。 CdTe テクノロジーは急速に成長しています。大規模な太陽光発電施設や商業ビルで使用されています。新しい建物のデザインにも使われています。刺激的な将来の用途が間もなく登場します。
CdTe 薄膜太陽電池には、互いに積層された層があります。各層は、太陽光から電気を作るのに役立つ特別な働きをします。最も一般的な設計はスーパーストレート構成と呼ばれます。このデザインでは、光は透明な前面コンタクトから入ります。主な層は、透明な導電性酸化物、窓層、テルル化カドミウム吸収体、およびバックコンタクトです。一部の新しいデザインでは、より多くの太陽光を捉えるために 2 つの吸収層を使用しています。
科学者たちはこれらの細胞を構築する新しい方法を開発しました。彼らは薄いCdTe吸収体を使用し、背面にテルル層を追加し、CdSeTeで二重層セルを作成します。これらの変化は、セルがより多くの電流と電圧を生成するのに役立ちます。また、細胞が全体的により良く機能するのにも役立ちます。
ここにいくつかの重要な点を示した表があります デバイス アーキテクチャの事実:
| デバイス アーキテクチャのイノベーション | ベンチマーク / パフォーマンス メトリックの | 主要な結果 / 影響 |
|---|---|---|
| 薄い CdTe 吸収体 (厚さ 0.4 ～ 1.0 μm) | 10% (0.4 μm)、15% (1.0 μm) 以上の効率。行儀の良いIV | アブソーバーが薄いとコストが安くなり、良好な電圧を維持できます |
| バックコンタクトのテルル (Te) 層 | 低温での電圧が 1 V を超える | バックコンタクトが改善されると、セルがより多くの電圧を生成するのに役立ちます |
| 二層CdSeTe/Teセル | +2mA/cm²電流、ある程度の電圧降下、より良いPL | より多くの電流とより優れたフォトルミネッセンス |
| MgZnOフロント界面バッファ層 | Gaドーピングによるより多くの電子 | バンドギャップの高いバッファーにより、より多くの光が通過します |
一部の先進的な CdTe 太陽電池はタンデム構造を使用しています。これは、CdTe トップセルと FeSi2 ボトムセルを積層することを意味します。 2 つのセルはトンネル接合によって結合されます。この設計は非常に高い効率を達成できます。一部のタンデムセルは最大で 効率は 44.5% 。 テストでの
CdTe 薄膜太陽電池には、いくつかの重要な材料が使用されています。主な吸収層はテルル化カドミウムでできています。この素材は日光をよく吸収します。窓層は通常、硫化カドミウムです。光は通過させますが、不要な電荷はブロックします。一部の新しい設計では、より良い結果を得るために硫化インジウムまたは酸化亜鉛マグネシウムを使用しています。前面コンタクトは、酸化スズや酸化インジウムスズなどの透明な導電性酸化物です。この層は光を取り入れ、電気を運びます。
研究によると、これらの材料の品質は非常に重要です。 CdTe 層の滑らかな多結晶微細構造により、セルの動作が向上します。層内の高いシャント抵抗は、屋外があまり明るくない場合でも、セルの効率を維持します。 CdS ウィンドウ層は滑らかで欠陥がない必要があります。これは太陽光を電気に変換するのに役立ちます。特に強い太陽光の下での電力損失を防ぐために、前面電極の抵抗は低い必要があります。これらの選択と制御により、CdTe テクノロジーは多くの状況で他の薄膜太陽電池よりもうまく動作します。
CdTe 薄膜太陽電池は、半導体を使用して太陽光を電気に変換します。太陽光がセルに当たると、CdTe 吸収層が光を取り込みます。このエネルギーにより電子が移動し、電子と正孔のペアが生成されます。 pn 接合の電場によってこれらの電荷が分離されます。電子はフロントコンタクトに行きます。穴はバックコンタクトに達します。この動きにより電流が発生します。電流は電力を供給したり、送電網に流れ込んだりする可能性があります。
セルの構築方法と使用される材料は、セルがどのように機能するかに影響します。たとえば、CdTe 層の厚さ、ドーピング レベル、およびコンタクトの品質はすべて重要です。以下の表は、典型的な CdTe 太陽電池に関するいくつかの重要な事実を示しています:
| パラメータ | 値 / 範囲 | 説明 / 注意 |
|---|---|---|
| CdTe吸収体の厚さ | 0.5μm | 高効率を実現する最適な厚さ |
| 窓層の厚さ | 50nm | ウィンドウ層の最適な厚さ (In2S3 を使用) |
| 直列抵抗 (R_s) | 0～2Ω・cm² | 最高のパフォーマンスを実現する範囲 |
| シャント抵抗 (R_sh) | 10⊃3;–105 Ω・cm² | 最高のパフォーマンスを実現する範囲 |
| 開放電圧 (V_oc) | 0.6566V | ダブルアブソーバー構造で実現 |
| 短絡電流 (J_sc) | 49.78mA/cm² | ダブルアブソーバー構造で実現 |
| フィルファクター (FF) | 83.68% | ダブルアブソーバー構造で実現 |
| 効率（η） | 27.35% | CdTe と FeSi2 の二重吸収体を使用すると、CdTe 単一吸収体での効率が 13.26% に比べて高効率 |
| 動作温度 | 300K | 標準温度でテスト済み |
CdTe 薄膜太陽電池は約 通常の効率の 70 ～ 80% です。 暗い場所でもこのため、さまざまな用途に適しています。スマートなデザイン、優れた素材、特殊な半導体層の組み合わせにより、テルル化カドミウム太陽電池技術は強力で信頼性の高い太陽光発電を実現します。
メーカーは、いくつかの手順に従ってこれらの太陽電池を製造します。ガラスまたは柔軟なベースから始まります。次に、光を通し、電気を流す透明な層を置きます。その後、硫化カドミウムから作られた薄いウィンドウ層を追加します。次に、CdTe パウダーを使用して主な吸収層を置きます。このステップでは、スパッタリングや化学蒸着などの方法が使用されます。一部の企業は、特別な凍結方法を使用して CdTe 結晶を製造しています。これらの手順により、太陽光をエネルギーに変える層が構築されます。 First Solar の 457 MW の注文のような大規模プロジェクトは、これらのパネルをいかに迅速に製造できるかを示しています。政府と研究からの支援により、これらの太陽電池はより安価でより優れたものになります。
薄膜プロセスでは、シリコンパネルよりも使用する材料とエネルギーが少なくなります。これにより、処理が高速化され、環境にも優しくなります。
CdTe 薄膜太陽電池にはカドミウムとテルルが必要です。どちらも鉱山で出た残りの材料から作られています。これは無駄の削減に役立ちます。以下の表はこれらの材料の出所と使用方法に関する重要な事実を示しています
| 、 | 。 |
|---|---|
| 主な原材料 | カドミウム、テルル |
| 市場の細分化 | 発生源別: テルル、カドミウム |
| ターゲットタイプ別の市場シェア | 金属ターゲット: >58%;合金ターゲット: ~42% |
| 太陽光発電技術での使用 | CdTe および CIGS: ターゲット材料市場の 30% |
| 導入傾向 | Alloy は 2 年間で使用量を 31% 増加することを目標としています。生産者の 38% は合金を好みます |
| 地域の需要 | アジア太平洋地域で銅ベースのターゲットの需要が 35% 増加 |
| 生産上の課題 | 30% 顔のコーティングの問題。拒否率が 28% 高くなります。 22% 統合の課題 |
| 効率への影響 | 蒸着精度はエネルギー変換に最大 20% 影響する可能性があります |
これらの材料は、太陽光を集める層を作るのに役立ちます。採掘残材を使用すると、地球に貢献し、コストを節約できます。
薄膜太陽電池はエネルギー生成能力が大幅に向上しています。新しい作り方により、その効果は約 13% 向上しました。実験室では、これらの太陽電池は最大 22.1% の効率に達します。購入できるほとんどのパネルは 16 ～ 18% で動作します。 CdSeTe 合金を追加すると、問題が解決され、セルがより多くのエネルギーを収集できるようになります。ペロブスカイト CdTe などのいくつかの新しい設計では、効率が 22% を超えています。科学者と政府は次のことを望んでいます 2025 年までに 24%、2030 年までに 26% を超える。これらの改善により、薄膜ソーラー パネルは人々により多くの電力を供給し、コストを削減できます。
薄膜ソーラーパネルは現在、世界の太陽光発電市場の約5％を占めています。これらは迅速に製造され、エネルギーをすぐに回収できるため、クリーン エネルギーとしてそれらを選択する人が増えています。
CdTe 薄膜ソーラー パネルは、多くの場所でうまく機能します。その効率は年々向上しています。現在購入できるほとんどのパネルの効率は約 19% です。実験室では、最高の CdTe 太陽電池の効率はほぼ 24% です。可能な最高効率は約 28% ～ 30% です。 CdTe 薄膜パネルは、暑くて薄暗い場所でも問題なく使用できます。そのため、温暖な地域や曇りの地域にある大規模な太陽光発電施設に適しています。新しい研究がCdTe薄膜に貢献 多結晶シリコンと一致します。 ある意味では科学者たちは、材料とデザインをさらに改良するために今も研究を続けています。
CdTe 薄膜ソーラー パネルは、他のほとんどのソーラー パネルよりも安価です。 1 ワットあたりの価格は約 0.46 ドルです。結晶シリコンパネルのコストは、ワットあたり 0.70 ドルから 1.50 ドルです。 CdTe 薄膜は吸収層が薄いため、使用する材料が少なくなります。これにより、より簡単かつ安価に作成できるようになります。彼らはまた、 構築するためのエネルギーが少なくなります 。 CdTe ソーラー パネルは、体内のエネルギーを回収します。 1年未満。これは、12 か月以内に構築するのに必要なエネルギーよりも多くのエネルギーが得られることを意味します。 CdTe 薄膜太陽電池は、エネルギー使用量が少なく、汚染も少ないため、グリーン エネルギーとして賢明な選択です。
以下の表は、CdTe 薄膜を備えた薄膜ソーラー パネルを結晶シリコン パネルとどのように比較するかを示しています。
| メートル法 | 結晶シリコン (c-Si) | 薄膜 CdTe |
|---|---|---|
| 効率 | 20% - 25% | ~19% |
| 温度係数 | -0.387%/℃ ～ -0.446%/℃ | -0.172%/℃ |
| ワットあたりのコスト | $0.70 - $1.50 | $0.20 - $0.46 |
| 厚さ | ～180μm | 1～6μm |
| kWあたりに必要なスペース | 標準 | スペースが最大 31% 増加 |
CdTe 薄膜を備えた薄膜太陽電池は、高温になったときの電力損失が少なくなります。ほこりや汚れの多い場所でも効果を発揮します。彼らは エネルギー損失が少なくなります。 これらの箇所ではシリコンパネルよりも薄膜ソーラーパネルはより薄く、曲げることができるため、新しい方法で使用できます。効率が良く、価格が低く、厳しい天候でも優れた性能を発揮するため、大規模な太陽光発電プロジェクトに最適です。
カドミウムテルル化物(CdTe)ソーラー屋根瓦システム薄膜ソーラーガラス屋根
CdTe 薄膜太陽電池には多くの優れた点があります。明るい場所でも薄暗い場所でもうまく機能します。一部の柔軟な CdTe セルは、 プラスチックでの効率は 12.6% 。小さくて硬い CdTe 細胞が到達できる 効率23.1% 。市販の CdTe パネルの効率は 19.9% に達します。ほとんどの CdTe パネルの寿命は 25 年以上です。このため、長期的なエネルギー源として最適です。
薄膜設計により、製造に必要な材料とエネルギーが少なくなります。シリコンパネルが使用するエネルギーのわずか約 35% しか必要としません。 CdTe パネルは、シリコン パネルよりも約 4 か月早くエネルギーを回収します。工場ではこれらのパネルを迅速に製造できます。年間9GWを超える企業もある。 CdTe テクノロジーにより、軽くて曲がりやすいパネルも可能になります。これらは建物やポータブル電源に適しています。
CdTe 薄膜太陽電池は、熱や雲の中でも良好に動作し続けます。温度係数が低いため、暑い日でも電力損失が少なくなります。
| メリットの | 値/説明 |
|---|---|
| 最高のセル効率 | 23.1% |
| モジュールの寿命 | 25年以上 |
| エネルギー回収時間 | シリコンPVよりも4か月短い |
| 柔軟なセル効率 | ポリマー基材上で最大 12.6% |
| 製造時のエネルギー使用 | シリコンモジュールの約35% |
CdTe 薄膜太陽電池にはいくつかの問題があります。カドミウムは有毒であるため、人々は安全性を心配しています。しかし、研究によると、通常の使用は非常に安全であることがわかっています。 工場の労働者はカドミウムにあまりさらされません。ほとんどのリスクは、火災や大嵐などのまれな出来事から生じます。それでも、カドミウムはほとんど放出されません。
技術的な問題によっては、セルの機能が低下する可能性があります。格子の不一致と不適切な裏面フィールド設計は効率を損なう可能性があります。これらの問題により、細胞の破壊が早まる可能性もあります。コンピューター モデルは、現実世界の結果と必ずしも一致するとは限りません。柔軟な CdTe セルは、硬いセルに比べて効率が若干劣ります。しかし、それらはさらに多くの使用方法を提供します。
ヨーロッパと米国には、安全な取り扱いとリサイクルに関する規則があります。これは、健康と環境のリスクを軽減するのに役立ちます。
CdTe 薄膜ソーラー パネルは、他の多くの種類のソーラー パネルよりも環境に優れています。それらを作るとエネルギーの消費が少なくなります。 CdTe パネルのリサイクルは、シリコン パネルのリサイクルよりもエネルギーの使用量が少なくなります。リサイクルすると、パネルの寿命が終わったときにカドミウムが流出するリスクが低くなります。米国とヨーロッパには、安全なリサイクルを支援するプログラムがあります。
研究によると、CdTe パネルは通常の使用環境では安全であることがわかっています。屋上火災でも、 カドミウムは0.05％程度しか出ません。しかし、パネルが正しくリサイクルされないと、 最大 62% のカドミウムが漏出する可能性があります。 長時間水にさらされると、これは、パネルが古くなると強力なリサイクル プログラムが必要になる理由を示しています。リサイクルはパネルを捨てるよりも地球にとって良いことです。また、重要な材料を再利用することもできます。
ライフサイクル研究では、CdTe 薄膜太陽電池が良好に動作し、環境に優しいことが示されています。これにより、太陽光発電にとって賢明で環境に優しい選択肢となります。
画像出典: はねない
薄膜ソーラーパネルは大規模なエネルギープロジェクトにとって重要です。多くの大規模太陽光発電所ではテルル化カドミウム太陽電池パネルが使用されています。これらのパネルは効率的であり、製造コストが低くなります。地上設置システムでもうまく機能します。これは多くの電力を供給するのに役立ちます。硬質パネルは丈夫で、悪天候でも長持ちします。多くの商業ビルの屋根には薄膜ソーラーパネルが設置されています。これによりスペースが節約され、光熱費が削減されます。企業は、より環境に優しく、政府からの報酬を得るためにこれらのパネルを選択します。両面受光モジュールや追跡システムなどの新しいアイデアにより、より多くの太陽光を捉えることができます。これは、より多くのエネルギーを作り出すことができることを意味します。これらのパネルの市場は急速に成長しています。 2023年には商業ビルが建設される 57% 。 新規設置全体の
| メトリクス/アスペクト | データ/インサイト |
|---|---|
| 商業部門シェア (2023) | 57% (設置シェア最大) |
| 市場の成長 (2023-2032) | 40 億ドルから 120 億ドル、CAGR 12.5% |
| 地域的な採用 | アジア太平洋、北米、ヨーロッパに強い |
薄膜ソーラーパネルは、建物のエネルギー使用方法を変えています。 Terli BIPV サンルーム システムは、これらのパネルが現代の建物にどのように適合するかを示しています。このシステムは、取り込まれる光の量を変更できます。適切な量の光を取り込みながら、エネルギーを生成します。建設者は、あらゆる建物に合わせて色、サイズ、形状を選択できます。サンルームは断熱効果があるため、建物を暖かく、または涼しく保ちます。これにより、冷暖房費の削減に役立ちます。 BIPV プロジェクトの薄膜ソーラー パネルは、壁、屋根、窓をエネルギー メーカーに変えます。これによりスペースが節約され、家庭やオフィスの価値が高まります。
BIPV システムは、都市や企業によるクリーン エネルギーの利用を支援します。また、建物の見た目も良く、機能も良好に保ちます。
薄膜ソーラーパネルの将来は明るいようです。専門家は、市場が 2023 年の 60 億 9 千万ドルから 2032 年までに 300 億ドルに成長すると考えています。新しい研究により、これらのパネルはさらに改良され、より柔軟になり続けています。パネルが大きいほど、大規模プロジェクトのコスト削減に役立ちます。フレキシブルな薄膜ソーラー パネルは、近い将来、電気自動車、宇宙ステーション、ポータブル機器に電力を供給する可能性があります。政府や企業は新しい工場や研究に資金をつぎ込んでいる。これにより、市場はさらに成長するでしょう。以下のグラフは、市場が時間の経過とともにどのように拡大するかを示しています。
薄膜ソーラーパネルは、世界がよりクリーンな太陽エネルギーを利用できるよう支援し続けます。
カドミウムテルル化物太陽電池技術は、迅速に製造され、うまく機能し、環境に優しいという点で特別です。工場では各パネルを次のように製造できます。 4.5時間以内。 CdTe パネルはシリコン パネルよりも CO₂ 排出量がはるかに少なくなります。また、90% 以上リサイクル可能です。以下の表は、CdTe の成長と将来に関する重要な事実を示しています:
| 指標 | データ |
|---|---|
| 米国市場シェア | 21% |
| 世界市場シェア | 4% |
| 効率目標（2025年） | 24% |
| 研究資金 | 2000万ドル |
科学者たちは、CdTe をクリーン エネルギーにさらに適したものにするために取り組んでいます。
CdTe パネルは薄い層を使用して太陽光を捉えます。シリコンパネルは厚いシリコン片を使用しています。 CdTe パネルは、製造に必要な材料とエネルギーが少なくて済みます。また、外が暑いときや曇っているときにも効果を発揮します。
CdTe ソーラーパネルは、通常に使用する場合には安全です。カドミウムはパネル内に密閉されたままになります。古いパネルは特別なプログラムを通じてリサイクルできます。研究によれば、たとえまれな事故であっても、カドミウムはほとんど放出されないことが示されています。
ほとんどの CdTe ソーラー パネルの寿命は 25 年以上です。正常に動作し続け、時間が経ってもほとんど電力が失われません。多くの企業がこれらのパネルに長期保証を提供しています。
CdTe ソーラー パネルは、さまざまな天候でうまく機能します。暗い日や寒い日でも効率を保ちます。そのため、日当たりの悪い場所に適しています。
