카드뮴 텔루라이드 태양전지 는 박막 태양전지 분야에서 최고의 선택입니다. 그들은 특별한 좋은 점과 나쁜 점을 가지고 있습니다. 이 셀은 카드뮴 텔루라이드를 주재료로 사용합니다. 이 소재는 햇빛을 잘 흡수합니다. 또한 세포 생산 비용을 낮추는 데 도움이 됩니다. 카드뮴 텔루라이드는 세계 태양광 시장의 약 5%만을 차지합니다. 그러나 미국
| 기술 | 시장 점유율 에서 대규모 태양광 프로젝트의 경우 매우 중요합니다. |
|---|---|
| 단결정 실리콘 | ~60% |
| 다결정 실리콘 | ~30% |
| CdTe 박막 | ~5% |
| CIGS박막 | ~2% |
Terli의 이야기는 실제 이점과 카드뮴 텔루르화물 태양 전지가 얼마나 잘 작동하는지 보여줍니다.
카드뮴 텔루르화물 태양전지는 제조 비용이 저렴합니다. 실리콘 패널보다 재료를 덜 사용합니다. 이는 대규모 태양광 프로젝트에 적합합니다. 이 태양전지는 저조도에서도 잘 작동합니다. 더울 때도 잘 작동합니다. 실리콘 패널이 그렇지 않을 때에도 계속해서 좋은 전력을 생산합니다. CdTe 패널은 실리콘 패널보다 가볍습니다. 또한 유연할 수도 있습니다. 이를 통해 사람들은 곡면이나 이상한 표면에 제품을 놓을 수 있습니다. 사람들은 보트와 오래된 지붕에서 사용할 수 있습니다. CdTe 패널에는 몇 가지 문제가 있습니다. 세상에는 텔루륨이 많지 않습니다. 카드뮴은 독성이 있고 위험할 수 있습니다. CdTe 패널은 실리콘 패널만큼 오래 지속되지 않습니다. Terli와 같은 과학자와 회사는 이러한 문제를 해결하기 위해 노력하고 있습니다. 그들은 CdTe 태양전지가 더 안전해지기를 원합니다. 그들은 또한 그들이 더 잘 일하고 환경을 위해 더 나은 사람이 되기를 원합니다.
카드뮴 텔루르화물 태양전지는 특별한 구조를 가지고 있습니다. 이것이 다른 태양전지와 다른 점입니다. 그들은 서로 겹쳐진 얇은 층을 사용합니다. 주요 부분은 카드뮴 텔루라이드입니다. 약 1.5eV의 직접 밴드갭을 갖는 반도체이다. 이렇게 하면 닿는 대부분의 햇빛을 흡수하는 데 도움이 됩니다. 세포는 얇은 층에서도 잘 작동합니다.
일반 카드뮴 텔루르화물 태양전지는 여러 층으로 구성됩니다.
| 재료 역할 | CdTe 태양전지의 | 성능에 대한 기여 |
|---|---|---|
| p형 CdTe | 흡수층 | 대부분의 태양 스펙트럼을 흡수하는 데 이상적인 직접 밴드갭; 흡수 계수가 높으면 재료 사용과 비용이 절감됩니다. |
| n형 CdS | 창 및 완충층 | 넓은 밴드갭은 햇빛에 대한 투명성을 보장합니다. 전자 수송을 돕습니다. |
| 불소 도핑 산화주석(FTO) | TCO(투명 전도성 산화물) 전면 접점 | 전류를 효율적으로 수집하면서 광자가 셀에 들어갈 수 있도록 합니다. |
| 고유 산화주석(i-SnO2) | 고저항성 투명층 | 불균일 효과를 제한하여 효율성을 향상시킵니다. |
| 산화구리(Cu2O) | BSF(Back Surface Field) 레이어 | 후면 접촉 시 캐리어를 밀어내는 장벽 역할을 하여 재결합 손실을 줄이고 효율성을 향상시킵니다. |
이 설계를 통해 카드뮴 텔루르화물 태양전지는 더 적은 재료로도 잘 작동할 수 있습니다. 카드뮴 텔루라이드를 사용하면 세포가 햇빛을 많이 흡수하는 데 도움이 됩니다. 이는 박막 태양전지에 중요합니다.
카드뮴 텔루르화물 태양전지는 실리콘 태양전지판과 동일하지 않습니다. 가장 큰 차이점은 얼마나 두껍고 구부러지는가입니다. 카드뮴 텔루르화물 전지는 두께가 1~6 마이크로미터에 불과한 얇은 필름을 사용합니다. 실리콘 패널은 약 180마이크로미터의 훨씬 더 두꺼운 웨이퍼를 사용합니다.
| 특징 | 카드뮴 텔루라이드(CdTe) 태양전지 | 전통적인 실리콘 태양광 패널 |
|---|---|---|
| 흡수층 두께 | 박막, 약 1-6 µm | 두꺼운 결정질 실리콘 웨이퍼, 약 180 µm |
| 흡수재 | 카드뮴 텔루라이드(CdTe) | 결정질 실리콘(단결정 또는 다결정) |
| 창/버퍼 레이어 | 황화카드뮴(CdS), n형 층 | 해당사항이 없거나 재질이 다름 |
| 전면 접촉층 | 투명 전도성 산화물(TCO) | 전면에 보이는 금속 그리드 라인 |
| 후면 접촉 레이어 | 존재, 전자 수집 및 전기적 접촉 제공 | 현재의 |
| 기판 | 유리 또는 유연한 소재로 유연한 패널 구현 가능 | 프레임이 있는 견고한 유리 기판 |
| 모습 | 눈에 보이는 금속 격자가 없는 균일하고 연속적인 얇은 필름 | 눈에 보이는 금속 격자선이 있는 분할된 셀 |
| 유연성 | 유연한 박막으로 제작 가능 | 견고한 패널 |
카드뮴 텔루르화물 태양전지는 부드럽고 균일하게 보입니다. 구부러지는 재료로 만들 수 있습니다. 이는 곡면이나 가벼운 표면에서 작동한다는 것을 의미합니다. 실리콘 패널은 단단하고 금속선이 보입니다. 두 가지 유형 모두 반도체를 사용하여 햇빛을 전기로 전환합니다. 그러나 제작 방식에 따라 카드뮴 텔루르화물 태양전지는 특정 장소에서 특별한 이점을 얻을 수 있습니다.
카드뮴 텔루르화물 태양전지는 제조 비용이 저렴합니다. 다른 태양전지만큼 실리콘이 많이 필요하지 않습니다. 이렇게 하면 재료 비용이 절약됩니다. 박막 패널은 실리콘 대신 다른 재료를 사용합니다. 이렇게 하면 생산이 더 쉽고 비용도 적게 듭니다. 단결정 실리콘 패널은 더 많은 실리콘을 사용하고 단계가 더 까다롭기 때문에 비용이 가장 많이 듭니다. 다결정 실리콘 패널은 약간 저렴하지만 여전히 박막 패널보다 더 많은 실리콘을 사용합니다. 카드뮴 텔루라이드 모듈에는 카드뮴이 포함되어 있으므로 작업자는 주의해야 합니다. 그러나 이러한 셀을 만드는 것은 더 적은 재료를 사용하고 제작하기가 더 쉽기 때문에 여전히 비용이 저렴합니다.
CdTe 박막 태양전지는 실리콘을 덜 사용하므로 가격이 저렴합니다.
이러한 셀을 만드는 것은 실리콘 패널을 만드는 것보다 간단합니다.
비용이 낮기 때문에 카드뮴 텔루르화물 태양광 모듈은 대규모 프로젝트에 적합합니다.
카드뮴 텔루라이드 태양전지는 실리콘 패널보다 환경에 더 좋습니다. 국립 재생 에너지 연구소(National Renewable Energy Laboratory)는 이 패널이 와트당 탄소 비용이 더 낮다고 말합니다. 그들은 만드는 데 더 적은 에너지와 재료를 사용합니다. 미국 에너지부는 카드뮴 텔루라이드 모듈을 만들면 실리콘 모듈보다 이산화탄소가 훨씬 적게 발생한다고 밝혔습니다. 이 패널에 사용된 재료의 90% 이상은 재활용이 가능합니다. 이것은 지구에 더욱 도움이 됩니다. 이러한 패널이 만들어지는 방식은 대기 오염이 적고 에너지 사용이 적다는 것을 의미합니다. 이러한 점 때문에 카드뮴 텔루르화물 태양전지는 청정 에너지를 위한 현명한 선택이 됩니다.
참고: 카드뮴 텔루르화물 태양전지는 지구 온난화, 산성비 및 오존 문제를 줄여 환경을 돕습니다. 어려운 상황에서도 카드뮴 누출 가능성은 매우 낮습니다.
카드뮴 텔루르화물 태양전지는 실외에서도 잘 작동합니다. 연구에 따르면 빛이 거의 없을 때 실리콘 전지보다 더 많은 에너지를 생산하는 것으로 나타났습니다. 특별한 밴드갭과 스펙트럼 반응은 아침, 저녁, 흐린 날에도 잘 작동하는 데 도움이 됩니다. 더운 곳에서는 카드뮴 텔루르화물 전지가 실리콘 전지보다 더 잘 작동합니다. 실리콘 셀은 뜨거워지면 전력을 잃습니다. 새로운 산화물 층은 이러한 셀이 뜨거울 때에도 높은 전압과 전력을 유지하도록 도와줍니다. 빛이 많지 않을 때 카드뮴 텔루르화물 전지는 정상 출력의 약 70~80%를 유지합니다. 또한 강력한 개방 회로 전압을 유지합니다. 따라서 날씨가 변하거나 햇빛이 적은 장소에 적합합니다.
박막 기술은 카드뮴 텔루르화물 태양광 패널을 일반 실리콘 패널보다 더 가볍고 구부릴 수 있게 만듭니다. 일부 유리/유리 패널은 더 무겁지만 박막 패널은 여전히 특별한 용도로 사용됩니다. 보트, RV, 휴대용 장비와 같이 구부러지거나 이상한 모양의 표면에서 이동할 수 있습니다. 무게가 가볍기 때문에 지붕에 큰 스트레스를 주지 않습니다. 이것은 오래된 건물에 좋습니다. 세우거나 옮기는 것도 더 쉽습니다.
| 모듈 유형 | 무게 사양 | 유연성 사양 |
|---|---|---|
| 기존 c-Si(유리) | 250W 패널(3.2mm 유리)의 경우 약 20kg | 유리 때문에 뻣뻣함; 무겁고 곡면이나 까다로운 표면에는 적합하지 않음 |
| 유연한 c-Si(폴리머) | 2.0~2.5kg/m² (최대 80% 가벼움) | 구부릴 수 있는; 곡선 지붕, 텐트 및 이상한 모양을 위해 제작되었습니다. 설치가 쉽다 |
| CdTe 박막(유리/유리) | 패널당 더 무거움(470W의 경우 약 76.9lbs) | 유리 때문에 뻣뻣함; 폴리머 기반의 유연한 c-Si 패널만큼 구부러지지 않음 |
가벼운 카드뮴 텔루라이드 태양전지판은 지붕의 무게를 낮추지 않습니다.
구부러진 모양으로 인해 구부러지거나 이상한 표면에 잘 맞습니다.
설치와 이동이 간편하여 휴대 및 비상용으로 적합합니다.
카드뮴 텔루라이드(CdTe) 태양광 지붕 타일 시스템 박막 태양광 유리 지붕
카드뮴 텔루라이드 태양전지판은 대규모 프로젝트에 사용됩니다. 캘리포니아에 있는 토파즈 태양광 발전소는 가장 큰 발전소입니다. 전력 550MW, 패널 900만개를 보유하고 있다. 이는 이 기술이 대규모 작업에 적합하다는 것을 보여줍니다. Terli와 같은 회사는 더 많은 사람들이 카드뮴 텔루라이드 태양전지를 사용할 수 있도록 돕습니다. Terli는 BIPV 커튼월, 태양광 유리 벽, 지붕 타일 및 차양 커버와 같은 많은 태양광 유리 제품을 만듭니다. 이 제품은 태양광 패널을 건물에 설치하고 카드뮴 텔루라이드를 더 많은 장소로 가져오는 데 도움이 됩니다. Terli는 패널을 효율적이고 저렴하며 사용하기 쉽게 만들기 위해 노력하고 있습니다. 이는 더 많은 친환경 건물과 대규모 에너지 프로젝트에서 카드뮴 텔루르화물 태양광 패널을 사용하는 데 도움이 됩니다.
카드뮴 텔루르화물 태양전지는 30% 이상의 효율을 낼 수 있습니다. 이는 소재가 햇빛을 잘 흡수하기 때문입니다. 실험실에서 과학자들은 효율이 22% 이상인 세포를 만들었습니다. 그러나 구입할 수 있는 대부분의 태양광 패널은 약 18.6%에 불과합니다. 가능한 것과 실제 생활에서 일어나는 것 사이에는 여전히 큰 차이가 있습니다. 어떤 것들은 이 세포가 더 잘 작동하는 것을 방해합니다. 한 가지 문제는 구리 도핑이 홀 수를 제한한다는 것입니다. 이는 개방 회로 전압을 1V 미만으로 유지합니다. 좋은 백컨택을 하는 것도 어렵습니다. 과학자들은 전자가 층에서 어떻게 움직이는지 완전히 이해하지 못합니다. 이러한 문제로 인해 카드뮴 텔루르화물 태양전지가 최고의 성능을 발휘하지 못합니다.
텔루르(Tellurium)는 지각에서 매우 드뭅니다. 이는 10억분의 1 정도에서 발견됩니다. 대부분의 텔루륨은 구리 채굴에서 부산물로 생산됩니다. 즉, 구리를 더 많이 채굴하면 더 많은 텔루륨을 얻을 수 있다는 의미입니다. 세계는 매년 약 500톤의 텔루르를 생산합니다. 그러나 태양광 산업에는 곧 1,200미터톤 이상이 필요할 수도 있습니다. 중국은 전 세계 텔루르의 절반 이상을 정제하고 있습니다. 이는 공급과 정치에 문제를 일으킬 수 있다. 재활용을 통해 오래된 패널에서 텔루르를 최대 95%까지 회수할 수 있습니다. 그러나 재활용만으로는 미래의 요구 사항을 충족하기에 충분하지 않습니다. 우리는 채굴, 정제, 재활용에 투자해야 합니다. 규칙과 산업 계획은 공급을 안정적으로 유지하고 비용을 낮추는 데 도움이 될 수 있습니다.
참고: 많은 카드뮴 텔루르화물 태양광 패널에는 텔루르가 충분하지 않습니다.
카드뮴은 매우 유독합니다. 환경 보호국(EPA)은 물 속 카드뮴에 대해 엄격한 규정을 두고 있습니다. 카드뮴 텔루라이드는 흡입하거나 삼키면 세포를 손상시키고 폐 문제를 일으킬 수 있습니다. 이 태양전지판은 정상적인 사용 중에는 오염되지 않습니다. 하지만 잘못 부러지거나 버려지면 독소가 배출될 수 있습니다. 매립지에 있는 오래된 패널은 특히 특정 조건에서 너무 많은 카드뮴을 누출할 수 있습니다. EU와 같은 일부 지역에는 패널을 재활용하고 오염을 방지하는 규정이 있습니다. 그러나 많은 국가에는 강력한 규칙이 없습니다. 사람들은 카드뮴 텔루라이드 태양전지의 안전과 오염에 대해 걱정하고 있습니다.
| 측면 | 세부정보 |
|---|---|
| 독성 | 카드뮴은 매우 유독합니다. EPA에는 엄격한 물 관련 규정이 있습니다. CdTe는 세포에 해를 끼칠 수 있습니다 |
| 잠재적인 침출 | 일부 매립지 테스트에서는 카드뮴이 너무 많은 것으로 나타났습니다. |
| 규제 조치 | EU에는 패널 재활용에 대한 규칙이 있습니다. 그렇지 않은 곳이 많다 |
| 환경에 미치는 영향 | 잘못 처리하면 카드뮴과 텔루르가 방출될 수 있습니다. 안전한 재활용이 필요합니다 |
카드뮴 텔루라이드 태양광 패널의 수명은 약 20~25년입니다. 이는 수명이 25~30년인 실리콘 패널에 비해 조금 짧다. 일부 문제로 인해 이러한 패널이 더 빨리 마모될 수 있습니다. 재료는 뜨겁거나 차가울 때 다르게 늘어날 수 있습니다. 균열이나 벗겨짐이 발생할 수 있습니다. 유연한 패널은 너무 많이 구부리면 깨질 수 있습니다. 뜨겁고 추운 날씨와 햇빛은 시간이 지남에 따라 패널을 손상시킬 수 있습니다. 패널이 오래될수록 더 많은 결함과 문제가 나타납니다. 구리는 금속 부품에서 이동하여 패널의 작동을 악화시킬 수 있습니다. 이러한 문제는 대규모 태양광 프로젝트에 내구성을 중요하게 만듭니다.
카드뮴 텔루르화물 태양광 패널은 실리콘 패널만큼 일반적이지 않습니다. 이들은 세계 태양광 시장의 약 5%를 차지한다. 소수의 회사만이 이러한 패널을 만듭니다. 퍼스트솔라(First Solar)가 가장 크다. 공급량이 적어 대규모 작업에 필요한 충분한 패널을 확보하기 어려울 수 있습니다. 재활용 프로그램을 통해 오래된 패널에서 대부분의 텔루르와 카드뮴을 회수할 수 있습니다. 그러나 재활용은 여전히 개선되고 있으며 모든 장소에서 오래된 태양광 패널을 안전하게 처리할 수 있는 것은 아닙니다. 사람들은 안전과 재활용 문제에 대해 걱정합니다. 재활용을 더 좋고 쉽게 만들면 카드뮴 텔루르화물 태양광 패널이 더 안전하고 대중화되는 데 도움이 될 것입니다.
과학자들은 카드뮴 텔루라이드 태양전지를 더 좋게 만들기 위해 노력하고 있습니다. 콜로라도 주립 대학과 봄베이 기술 연구소의 팀은 새로운 태양 전지를 만들었습니다. 이 셀은 페로브스카이트와 카드뮴 텔루르화물 층을 함께 가지고 있습니다. 24.2%라는 역대 최고 효율을 달성했다. 과학자들은 이를 훨씬 더 높게 만들고 싶어하는데, 어쩌면 27% 이상일 수도 있습니다. 그들은 또한 합금된 CdSexTe1-x 흡수체와 같은 새로운 것을 시도하고 있습니다. 그들은 구리 도핑에서 비소 도핑으로 전환하고 있습니다. 이러한 변경 사항은 전하 캐리어의 수명을 연장하고 모듈을 더욱 강력하게 만드는 데 도움이 됩니다. 실험실 셀의 효율성은 이제 22%가 넘습니다. 상용 모듈은 최대 18.6%까지 도달할 수 있습니다. 가장 큰 과제는 이러한 개선 사항을 많은 패널에 적용하는 것입니다.
과학자들은 텔루륨을 덜 사용하면서도 좋은 성능을 유지하기를 원합니다. 그들은 재료가 덜 필요한 초박형 CdTe 태양전지를 설계합니다. 이 세포는 여전히 잘 작동합니다. 그들은 또한 필름을 개선하고 텔루르 사용을 줄이기 위해 카드뮴 아연 텔루라이드 합금을 만듭니다. 과학자들은 광산에서 텔루륨을 얻는 더 나은 방법을 찾고 있습니다. 그들은 새로운 도핑 방법도 시도합니다. 일부 그룹은 더 많은 에너지를 얻기 위해 CdSeTe 합금과 더 나은 후면 접점을 사용합니다. 이러한 단계는 공급망을 더욱 안전하게 만들고 생산을 더욱 안정적으로 만드는 데 도움이 됩니다.
태양광 산업은 지구를 위해 더 안전하고 더 나은 패널을 만들고 있습니다. 새로운 납땜에서는 독성 물질 대신 주석-비스무트를 사용합니다. 유리-유리 패널에는 폴리머 백시트가 필요하지 않습니다. 이것은 그들을 더 강하고 안전하게 만듭니다. 일본 엔지니어들은 생산 중에 독성 카드뮴 층을 제거하는 방법을 찾았습니다. 업계 규정과 재활용 프로그램이 점점 좋아지고 있습니다. 이는 공장을 작업자에게 더 깨끗하고 안전하게 만듭니다. 연구에 따르면 이러한 변화는 지구 온난화를 낮추고 패널이 더 오래 지속되는 데 도움이 됩니다. 이는 환경에 좋습니다.
Terli는 친환경 카드뮴 텔루르화물 태양광 기술 분야의 선두주자입니다. 이 회사는 재료와 비용을 절약하기 위해 얇은 CdTe 흡수체를 사용합니다. Terli는 뒷면에 텔루르 층을 추가하여 전압과 효율성을 높입니다. 이중층 CdSeTe/Te 세포는 더 많은 전류를 제공합니다. MgZnO 버퍼층은 더 많은 빛을 허용하고 전자의 이동을 돕습니다. Terli는 채굴 잔재물에서 카드뮴과 텔루륨을 얻습니다. 이는 폐기물을 줄이고 환경에도 도움이 됩니다. 그들의 박막 공정은 더 적은 에너지와 더 적은 재료를 사용합니다. 이는 태양광 발전의 보다 깨끗한 미래를 지원합니다.
카드뮴 텔루르화물 태양전지는 몇 가지 큰 장점을 가지고 있습니다. 만드는 데 비용이 적게 들고 잘 작동합니다. 그들의 디자인은 구부러지거나 휘어질 수도 있습니다. 그러나 몇 가지 문제도 있습니다. 충분한 재료를 얻기가 어렵습니다. 카드뮴은 매우 해로울 수 있습니다. 사람들은 몇 가지 사항에 대해 생각해야 합니다.
패널 가격은 얼마이며 햇빛을 전력으로 얼마나 잘 변환합니까?
환경을 위한 규칙과 안전한 재활용 방법
시장 성장과 실리콘 패널의 경쟁 방식
지금 일어나고 있는 새로운 아이디어와 연구
Terli와 같은 회사는 계속해서 더 좋고 안전한 CdTe 태양전지를 만들고 있습니다. 이러한 사실을 사용하면 사람들이 최고의 태양광 패널을 선택하는 데 도움이 될 수 있습니다.
CdTe 태양전지는 얇은 필름을 사용하여 햇빛을 포착합니다. 실리콘 패널은 두꺼운 실리콘 조각을 사용합니다. CdTe 패널은 더 가볍고 때로는 구부러집니다. 실리콘 패널은 무겁고 단단합니다.
CdTe 패널은 올바른 방법으로 사용하면 안전합니다. 독성 부품은 패널 내부에 밀봉되어 있습니다. 올바른 재활용과 주의 깊은 취급은 자연에 해를 끼치는 일을 방지합니다. 안전 규칙은 패널을 안전하게 만들고 버리는 데 도움이 됩니다.
대부분의 CdTe 태양광 패널은 20~25년 동안 작동합니다. 지속 시간은 날씨와 관리에 따라 다릅니다. 자주 확인하면 더 오래 지속되는 데 도움이 됩니다.
그렇습니다. 재활용을 통해 대부분의 카드뮴과 텔루르를 회수할 수 있습니다. 재활용 과정이 점점 더 좋아지고 있습니다. 재활용은 쓰레기를 줄이고 지구에도 도움이 됩니다.
CdTe 태양전지는 외부가 뜨거울 때 잘 작동합니다. 열로 인해 실리콘 패널보다 전력 손실이 적습니다. 이것은 햇볕이 잘 들고 따뜻한 장소에 적합합니다.
