카드뮴 텔루라이드(CdTe) 태양광 기술은 박막 태양에너지 분야의 선두주자입니다. 특수한 소재구조를 가지고 있어서 잘 작동합니다. 이는 햇빛을 매우 효율적으로 전기로 바꾸는 데 도움이 됩니다. CdTe 태양전지의 밴드갭은 1.45eV입니다. 또한 10^6 cm^-1의 높은 흡수 계수를 가지고 있습니다. 이는 햇빛을 빠르게 전력으로 바꿀 수 있음을 의미합니다. 각 모듈은 0.065kg의 셀 재료만 사용합니다. 이를 만드는 데는 59kWh의 전력만 필요합니다. 이러한 것들이 카드뮴 텔루라이드(CdTe) 태양광 기술을 저렴하고 빠르게 만들 수 있게 해줍니다. 이는 오늘날의 에너지 요구에 맞는 탁월한 선택입니다.
카드뮴 텔루라이드(CdTe) 태양전지는 특수 재료의 얇은 층을 사용합니다. 이 물질은 햇빛을 전기로 바꾸는 데 도움이 됩니다. 그들은 효율적이고 저렴한 방식으로 이를 수행합니다. 이 태양전지는 계층화된 디자인을 가지고 있습니다. 이 디자인은 더 많은 햇빛을 받는 데 도움이 됩니다. 또한 더 많은 힘을 얻는 데 도움이 됩니다. 이는 세포를 강력하고 신뢰할 수 있게 만듭니다. CdTe 태양전지판을 만드는 데 드는 비용이 더 저렴합니다. 그들은 에너지를 덜 사용합니다. 덥거나 구름이 많거나 조명이 어두운 곳에서 잘 작동합니다. 이러한 조건에서는 실리콘 패널보다 성능이 더 좋습니다. 그들은 25년 이상 지속됩니다. 안전하게 재활용할 수 있습니다. 또한 환경에 미치는 영향도 적습니다. 이는 청정 에너지를 위한 현명한 선택입니다. CdTe 기술은 빠르게 성장하고 있습니다. 대규모 태양광 발전소와 상업용 건물에 사용됩니다. 새로운 건물 설계에도 사용됩니다. 곧 흥미로운 미래 용도가 나올 것입니다.
CdTe 박막 태양전지는 여러 층이 적층되어 있습니다. 각 층은 햇빛으로부터 전기를 만드는 데 도움이 되는 특별한 작업을 수행합니다. 가장 일반적인 디자인을 슈퍼스트레이트 구성이라고 합니다. 이 디자인에서는 빛이 투명한 전면 접점을 통해 들어옵니다. 주요 층은 투명 전도성 산화물, 윈도우 층, 카드뮴 텔루라이드 흡수체 및 후면 접점입니다. 일부 최신 디자인은 더 많은 햇빛을 포착하기 위해 두 개의 흡수층을 사용합니다.
과학자들은 이러한 세포를 만드는 새로운 방법을 만들었습니다. 그들은 얇은 CdTe 흡수체를 사용하고, 뒷면에 텔루르 층을 추가하고, CdSeTe로 이중층 세포를 만듭니다. 이러한 변화는 셀이 더 많은 전류와 전압을 생성하는 데 도움이 됩니다. 또한 세포가 전반적으로 더 잘 작동하도록 돕습니다.
다음은 몇 가지 중요한 사항을 보여주는 표입니다. 장치 아키텍처 사실 :
| 장치 아키텍처 혁신 | 벤치마크/성능 지표 | 주요 결과/영향 |
|---|---|---|
| 얇은 CdTe 흡수체(0.4 - 1.0 µm 두께) | 10%(0.4μm), 15%(1.0μm) 이상의 효율; 잘 행동 IV | 더 얇은 흡수체는 비용이 적게 들고 여전히 좋은 전압을 유지합니다. |
| 후면 접점의 텔루르(Te) 층 | 낮은 온도에서 1V 이상의 전압 | 더 나은 후면 접촉은 셀이 더 많은 전압을 생성하는 데 도움이 됩니다. |
| 이중층 CdSeTe/Te 세포 | +2mA/cm² 전류, 약간의 전압 강하, 더 나은 PL | 더 최신이고 더 나은 광발광 |
| MgZnO 전면 인터페이스 버퍼 레이어 | Ga 도핑으로 더 많은 전자 | 더 높은 밴드 갭 버퍼로 더 많은 빛을 통과시킬 수 있습니다. |
일부 고급 CdTe 태양전지는 직렬 구조를 사용합니다. 이는 CdTe 상단 셀과 FeSi2 하단 셀을 쌓는 것을 의미합니다. 두 셀은 터널 접합으로 연결됩니다. 이 디자인은 매우 높은 효율성을 달성할 수 있습니다. 일부 직렬 셀은 최대 효율성은 44.5%입니다 . 테스트
CdTe 박막 태양전지는 몇 가지 중요한 재료를 사용합니다. 주요 흡수층은 카드뮴 텔루라이드로 만들어집니다. 이 소재는 햇빛을 잘 흡수합니다. 창 층은 일반적으로 황화 카드뮴입니다. 빛은 통과시키지만 원치 않는 전하는 차단합니다. 일부 새로운 설계에서는 더 나은 결과를 위해 황화인듐 또는 산화마그네슘을 사용합니다. 전면 접점은 산화주석 또는 산화인듐주석과 같은 투명 전도성 산화물입니다. 이 층은 빛을 들어오게 하고 전기를 내보냅니다.
연구에 따르면 이러한 재료의 품질이 매우 중요합니다. CdTe 층의 매끄러운 다결정 미세 구조는 전지가 더 잘 작동하도록 돕습니다. 레이어의 높은 션트 저항은 외부가 그다지 밝지 않은 경우에도 셀의 효율성을 유지합니다. CdS 창 레이어는 매끄럽고 결함이 없어야 합니다. 이는 햇빛이 전기로 바뀌는 데 도움이 됩니다. 전면 전극은 특히 강한 햇빛에서 전력 손실을 막기 위해 저항이 낮아야 합니다. 이러한 선택과 제어는 CdTe 기술이 여러 상황에서 다른 박막 태양전지보다 더 잘 작동하는 데 도움이 됩니다.
CdTe 박막 태양전지는 반도체를 사용하여 햇빛을 전기로 전환합니다. 햇빛이 세포에 닿으면 CdTe 흡수층이 빛을 흡수합니다. 이 에너지는 전자를 움직이게 하고 전자-정공 쌍을 생성합니다. pn 접합의 전기장은 이러한 전하를 분리합니다. 전자는 전면 접점으로 이동합니다. 구멍은 후면 접점으로 이동합니다. 이 움직임은 전류를 생성합니다. 전류는 사물에 전력을 공급하거나 그리드로 들어갈 수 있습니다.
셀이 만들어지는 방식과 사용되는 재료가 셀의 성능에 영향을 미칩니다. 예를 들어 CdTe 층의 두께, 도핑 수준 및 접점 품질이 모두 중요합니다. 아래 표는 일반적인 CdTe 태양전지에 대한 몇 가지 중요한 사실을 보여줍니다.
| 매개변수 | 값/범위 | 설명/참고 |
|---|---|---|
| CdTe 흡수체 두께 | 0.5μm | 고효율을 위한 최고의 두께 |
| 창 레이어 두께 | 50nm | 윈도우 레이어에 가장 적합한 두께(In2S3 사용) |
| 직렬 저항(R_s) | 0~2Ω·cm² | 최고의 성능을 위한 범위 |
| 션트 저항(R_sh) | 10⊃3;–10⁵ Ω·cm² | 최고의 성능을 위한 범위 |
| 개방전압(V_oc) | 0.6566V | 이중 흡수체 구조 구현 |
| 단락 전류(J_sc) | 49.78mA/cm² | 이중 흡수체 구조 구현 |
| 채우기 비율(FF) | 83.68% | 이중 흡수체 구조 구현 |
| 효율(θ) | 27.35% | CdTe 단일 흡수체의 13.26%에 비해 CdTe 및 FeSi2 이중 흡수체의 효율성이 더 높습니다. |
| 작동 온도 | 300K | 표준 온도에서 테스트됨 |
CdTe 박막 태양전지는 정상 효율의 70~80%를 발휘합니다 . 낮은 조명에서도 이로 인해 다양한 용도에 적합한 선택이 됩니다. 스마트한 디자인, 좋은 재료, 특수 반도체 층의 혼합은 카드뮴 텔루르화물 태양광 기술이 강력하고 안정적인 태양광 발전을 제공하는 데 도움이 됩니다.
제조업체는 이러한 태양전지를 만들기 위해 몇 가지 단계를 따릅니다. 유리나 유연한 베이스로 시작합니다. 그런 다음 빛을 들어오게 하고 전기를 이동시키는 투명한 층을 씌웁니다. 그 후 황화 카드뮴으로 만든 얇은 창 층을 추가합니다. 다음으로 CdTe 분말을 사용하여 주 흡수층을 입혔습니다. 이 단계에서는 스퍼터링이나 화학 기상 증착과 같은 방법을 사용합니다. 일부 회사에서는 특수 냉동 방법을 사용하여 CdTe 결정을 만듭니다. 이 단계는 햇빛을 에너지로 바꾸는 층을 만듭니다. First Solar의 457MW 주문과 같은 대규모 프로젝트는 이러한 패널을 얼마나 빨리 만들 수 있는지 보여줍니다. 정부와 연구의 지원은 이러한 태양전지를 더 저렴하고 더 좋게 만드는 데 도움이 됩니다.
박막 공정은 실리콘 패널보다 재료와 에너지를 덜 사용합니다. 이를 통해 환경에 더 빠르고 더 나은 결과를 제공합니다.
CdTe 박막 태양전지에는 카드뮴과 텔루르가 필요합니다. 둘 다 광산에서 남은 재료로 만들어집니다. 이는 낭비를 줄이는 데 도움이 됩니다. 아래 표는 이러한 재료의 출처와 사용 방법에 대한 중요한 사실을 제공
| . | 합니다 |
|---|---|
| 주요 원자재 | 카드뮴, 텔루르 |
| 시장 세분화 | 출처별: 텔루르, 카드뮴 |
| 타겟 유형별 시장 점유율 | 금속 타겟: >58%; 합금 타겟: ~42% |
| 태양광 기술의 활용 | CdTe 및 CIGS: 타겟 소재 시장의 30% |
| 채택 동향 | 합금 사용량을 2년 안에 31% 증가시키는 것을 목표로 합니다. 생산자의 38%가 합금을 선호합니다. |
| 지역 수요 | 구리 기반 타겟의 아시아 태평양 지역 수요가 35% 증가 |
| 생산 과제 | 30% 얼굴 코팅 문제; 28% 더 높은 거부율; 22% 통합 문제 |
| 효율성에 미치는 영향 | 증착 정밀도는 에너지 변환에 최대 20%까지 영향을 미칠 수 있습니다. |
이 재료는 햇빛을 모으는 층을 만드는 데 도움이 됩니다. 광산에서 남은 음식을 사용하면 지구에 도움이 되고 비용도 절약됩니다.
박막 태양전지는 에너지 생산 능력이 훨씬 향상되었습니다. 이를 만드는 새로운 방법으로 효과가 약 13% 향상되었습니다. 실험실에서 이러한 태양전지는 최대 22.1%의 효율을 달성할 수 있습니다. 구입할 수 있는 대부분의 패널은 16-18%의 가격으로 작동합니다. CdSeTe 합금을 추가하면 문제를 해결하는 데 도움이 되고 세포가 더 많은 에너지를 수집할 수 있습니다. 페로브스카이트-CdTe와 같은 일부 새로운 디자인은 효율성이 22%를 넘었습니다. 과학자들과 정부는 2025년까지 24%, 2030년까지 26% 이상 . 이러한 개선 사항은 박막 태양광 패널이 사람들에게 더 많은 전력을 공급하고 비용을 절감하는 데 도움이 됩니다.
현재 박막 태양광 패널은 세계 태양광 시장의 약 5%를 차지하고 있습니다. 빠르게 만들어지고 에너지 회수도 빨라 청정에너지로 선택하는 사람이 늘고 있다.
CdTe 박막 태양전지판은 여러 곳에서 잘 작동합니다. 그들의 효율성은 수년에 걸쳐 향상되었습니다. 현재 구입할 수 있는 대부분의 패널은 효율성이 약 19%입니다. 실험실에서 가장 좋은 CdTe 태양전지의 효율은 거의 24%입니다. 가능한 최고 효율은 약 28%~30%입니다. CdTe 박막 패널은 뜨겁고 어두운 장소에서도 잘 작동합니다. 이는 따뜻하거나 흐린 지역의 대규모 태양광 발전소에 적합합니다. 새로운 연구는 CdTe 박막을 도왔습니다 다결정 실리콘과 일치합니다 . 어떤 면에서는 과학자들은 더 나은 소재와 디자인을 만들기 위해 계속 노력하고 있습니다.
CdTe 박막 태양전지판은 대부분의 다른 태양전지판보다 가격이 저렴합니다. 각 와트의 가격은 약 $0.46입니다. 결정질 실리콘 패널의 가격은 와트당 0.70~1.50달러입니다. CdTe 박막은 흡수층이 더 얇기 때문에 재료를 덜 사용합니다. 이렇게 하면 더 쉽고 저렴하게 만들 수 있습니다. 그들은 또한 사용합니다 건설하는 데 필요한 에너지가 적습니다 . CdTe 태양전지판은 이를 만드는 데 사용된 에너지를 되돌려줍니다. 1년 미만 . 이는 12개월 이내에 건설하는 데 소요된 것보다 더 많은 에너지를 제공한다는 의미입니다. CdTe 박막 태양전지는 에너지를 덜 사용하고 오염을 덜 발생시키기 때문에 녹색 에너지를 위한 현명한 선택입니다.
아래 표는 CdTe 박막을 사용한 박막 태양광 패널을 결정질 실리콘 패널과 비교하여 보여줍니다.
| 미터법 | 결정질 실리콘(c-Si) | 박막 CdTe |
|---|---|---|
| 능률 | 20% - 25% | ~19% |
| 온도 계수 | -0.387%/°C ~ -0.446%/°C | -0.172%/℃ |
| 와트당 비용 | $0.70 - $1.50 | $0.20 - $0.46 |
| 두께 | ~180μm | 1~6μm |
| kW당 필요한 공간 | 기준 | 최대 31% 더 많은 공간 |
CdTe 박막을 사용한 박막 태양전지는 뜨거워지면 전력 손실이 적습니다. 먼지가 많거나 더러운 곳에서도 더 잘 작동합니다. 그들 에너지 손실이 적습니다 . 이러한 지점에서는 실리콘 패널보다 박막 태양전지판은 더 얇고 휘어질 수 있어 새로운 방식으로 사용될 수 있습니다. 좋은 효율성, 저렴한 가격, 거친 날씨에도 강력한 성능을 제공하는 이 제품은 대규모 태양광 프로젝트에 가장 적합한 제품입니다.
카드뮴 텔루라이드(CdTe) 태양광 지붕 타일 시스템 박막 태양광 유리 지붕
CdTe 박막 태양전지는 좋은 점이 많다. 밝고 어두운 조명에서 잘 작동합니다. 일부 유연한 CdTe 세포는 도달할 수 있습니다. 플라스틱 효율은 12.6%입니다 . 작고 단단한 CdTe 세포에 도달할 수 있습니다. 효율 23.1% . 상업용 CdTe 패널은 19.9% 효율에 도달할 수 있습니다. 대부분의 CdTe 패널의 수명은 25년 이상입니다. 이는 장기적인 에너지를 위한 좋은 선택이 됩니다.
박막 디자인은 제작에 더 적은 재료와 에너지를 사용합니다. 실리콘 패널이 사용하는 에너지의 약 35%만 필요합니다. CdTe 패널은 실리콘 패널보다 약 4개월 더 빨리 에너지를 회수합니다. 공장에서는 이러한 패널을 신속하게 만들 수 있습니다. 일부 회사는 매년 9GW 이상을 생산합니다. CdTe 기술은 또한 가볍고 구부러지는 패널을 허용합니다. 이는 건물 및 휴대용 전원에 적합합니다.
CdTe 박막 태양전지는 열이나 구름 속에서도 잘 작동합니다. 온도 계수가 낮다는 것은 더운 날에도 전력 손실이 적다는 것을 의미합니다.
| 혜택 | 값/설명 |
|---|---|
| 최고의 셀 효율성 | 23.1% |
| 모듈 수명 | >25년 |
| 에너지 회수 시간 | 실리콘 PV보다 4개월 단축 |
| 유연한 셀 효율성 | 폴리머 기판에서 최대 12.6% |
| 제조 에너지 사용 | 실리콘 모듈의 약 35% |
CdTe 박막 태양전지에는 몇 가지 문제가 있습니다. 카드뮴은 유독하므로 사람들은 안전에 대해 걱정합니다. 그러나 연구에 따르면 정상적인 사용은 매우 안전합니다. 공장 근로자들은 카드뮴에 많이 노출되지 않습니다 . 대부분의 위험은 화재나 큰 폭풍과 같은 드문 일로 인해 ��생합니다. 그럼에도 불구하고 카드뮴은 거의 나오지 않습니다.
일부 기술적인 문제로 인해 세포의 성능이 저하될 수 있습니다. 격자 불일치와 불량한 후면 전계 설계는 효율성을 저하시킬 수 있습니다. 이러한 문제로 인해 세포가 더 빨리 분해될 수도 있습니다. 컴퓨터 모델이 실제 결과와 항상 일치하는 것은 아닙니다. 유연한 CdTe 셀은 단단한 셀보다 효율성이 약간 떨어집니다. 그러나 그들은 그것을 사용할 수 있는 더 많은 방법을 제공합니다.
유럽과 미국에는 안전한 취급 및 재활용에 대한 규정이 있습니다 . 이는 건강 및 환경 위험을 낮추는 데 도움이 됩니다.
CdTe 박막 태양광 패널은 다른 많은 태양광 유형보다 환경에 더 좋습니다. 그것을 만드는 것은 에너지를 덜 사용합니다. CdTe 패널을 재활용하면 실리콘 패널을 재활용하는 것보다 에너지를 덜 사용합니다. 재활용하면 패널 수명이 다해 카드뮴이 빠져나갈 위험이 줄어듭니다. 미국과 유럽에는 안전한 재활용을 돕는 프로그램이 있습니다.
연구에 따르면 CdTe 패널은 일반적인 사용 시 환경에 안전합니다. 옥상 화재에도 카드뮴의 약 0.05%만이 배출됩니다 . 하지만 패널을 제대로 재활용하지 않으면 최대 62%의 카드뮴이 누출될 수 있습니다 . 장기간 물에 노출되면 이는 더 많은 패널이 오래될수록 강력한 재활용 프로그램이 필요한 이유를 보여줍니다. 패널을 버리는 것보다 재활용하는 것이 지구를 위해 더 좋습니다. 또한 중요한 자료를 재사용할 수도 있습니다.
수명주기 연구에 따르면 CdTe 박막 태양전지는 잘 작동하고 환경에도 더 좋습니다. 이는 태양광 발전을 위한 현명하고 친환경적인 선택이 됩니다.
이미지 출처: 튀지 않음
박막 태양전지판은 대규모 에너지 프로젝트에 중요합니다. 많은 대규모 태양광 발전소에서는 카드뮴 텔루르화물 태양광 패널을 사용합니다. 이러한 패널은 효율적이고 제작 비용이 저렴합니다. 지상 장착 시스템에서 잘 작동합니다. 이는 많은 전력을 공급하는 데 도움이 됩니다. 견고한 패널은 강하고 악천후에도 오래 지속됩니다. 많은 상업용 건물은 지붕에 박막 태양광 패널을 설치합니다. 이렇게 하면 공간이 절약되고 에너지 비용이 절감됩니다. 기업은 보다 친환경적이고 정부 보상을 받기 위해 이러한 패널을 선택합니다. 양면 모듈 및 추적 시스템과 같은 새로운 아이디어는 더 많은 햇빛을 포착하는 데 도움이 됩니다. 이는 더 많은 에너지를 생산할 수 있음을 의미합니다. 이러한 패널 시장은 빠르게 성장하고 있습니다. 2023년에는 상업용 건물이 들어서게 된다. 57% 입니다. 전체 신규 설치의
| 지표/측면 | 데이터/통찰력 |
|---|---|
| 상업 부문 점유율(2023년) | 57%(설치 비중 최대) |
| 시장 성장(2023-2032) | 40억 달러 ~ 120억 달러, CAGR 12.5% |
| 지역 채택 | 아시아 태평양, 북미, 유럽에 강함 |
박막 태양전지판은 건물의 에너지 사용 방식을 변화시키고 있습니다. Terli BIPV Sunroom System은 이러한 패널이 현대 건물에 어떻게 어울리는지 보여줍니다. 이 시스템은 들어오는 빛의 양을 변경할 수 있습니다. 적절한 양의 빛을 받아들이면서 여전히 에너지를 생성합니다. 건축업자는 어떤 건물에도 어울리는 색상, 크기, 모양을 선택할 수 있습니다. 일광실은 단열 기능을 제공하여 건물을 따뜻하게 또는 시원하게 유지합니다. 이는 난방 및 냉방 비용을 낮추는 데 도움이 됩니다. BIPV 프로젝트의 박막 태양광 패널은 벽, 지붕 및 창문을 에너지 메이커로 전환합니다. 이는 공간을 절약하고 집과 사무실에 가치를 더합니다.
BIPV 시스템은 도시와 기업이 청정 에너지를 사용하도록 돕습니다. 그들은 또한 건물을 보기 좋고 잘 작동하도록 유지합니다.
박막 태양전지판의 미래는 밝아 보입니다. 전문가들은 시장이 2023년 60억 9천만 달러에서 2032년까지 300억 달러로 성장할 것으로 예상합니다. 새로운 연구는 이러한 패널을 더욱 우수하고 유연하게 만들고 있습니다. 더 큰 패널은 대규모 프로젝트의 비용을 낮추는 데 도움이 됩니다. 유연한 박막 태양광 패널은 곧 전기 자동차, 우주 정거장, 휴대용 장비에 전력을 공급하게 될 것입니다. 정부와 기업은 새로운 공장과 연구에 돈을 쓰고 있습니다. 이는 시장이 더욱 성장하는 데 도움이 될 것입니다. 아래 차트는 시간이 지남에 따라 시장이 어떻게 더 커질 수 있는지 보여줍니다.
박막 태양광 패널은 세계가 더 깨끗한 태양 에너지를 사용하도록 계속해서 도움을 줄 것입니다.
카드뮴 텔루르화물 태양광 기술은 신속하게 만들어지고 잘 작동하며 환경에 더 좋다는 점에서 특별합니다. 공장에서는 각 패널을 다음과 같이 만들 수 있습니다. 4.5시간 미만 . CdTe 패널은 실리콘 패널보다 CO2를 훨씬 적게 배출합니다. 또한 90% 이상 재활용이 가능합니다. 아래 표는 CdTe의 성장과 미래에 대한 중요한 사실을 제공합니다.
| 측정 | 데이터 |
|---|---|
| 미국 시장 점유율 | 21% |
| 글로벌 시장 점유율 | 4% |
| 효율성 목표(2025년) | 24% |
| 연구 자금 | 2천만 달러 |
과학자들은 청정 에너지를 위해 CdTe를 더욱 개선하기 위해 노력하고 있습니다.
CdTe 패널은 얇은 층을 사용하여 햇빛을 포착합니다. 실리콘 패널은 두꺼운 실리콘 조각을 사용합니다. CdTe 패널을 만드는 데 더 적은 재료와 에너지가 필요합니다. 또한 외부가 덥거나 흐린 경우에도 더 잘 작동합니다.
CdTe 태양전지판은 정상적으로 사용하면 안전합니다. 카드뮴은 패널 내부에 밀봉된 상태로 유지됩니다. 오래된 패널은 특별 프로그램을 통해 재활용될 수 있습니다. 연구에 따르면 드물게 발생하는 사고에도 카드뮴이 거의 유출되지 않는 것으로 나타났습니다.
대부분의 CdTe 태양광 패널은 25년 이상 지속됩니다. 그들은 계속해서 잘 작동하고 시간이 지나도 전력이 거의 손실되지 않습니다. 많은 회사에서 이러한 패널에 대해 장기 보증을 제공합니다.
CdTe 태양전지판은 다양한 날씨에서 잘 작동합니다. 빛이 적고 추운 날에도 효율성을 유지합니다. 이것은 햇빛이 적은 장소에 좋은 선택이 됩니다.
