Ogledi: 0 Avtor: Urednik mesta Čas objave: 2025-07-24 Izvor: Spletno mesto
Sončne celice iz kadmijevega telurida so najboljša izbira v tankoslojnih sončnih celicah. Imajo posebne dobre in slabe strani. Te celice uporabljajo kadmijev telurid kot glavni material. Ta material dobro absorbira sončno svetlobo. Pomaga tudi pri cenejši proizvodnji celic. Kadmijev telurid predstavlja le približno 5 % svetovnega solarnega trga. Vendar je zelo pomembno za velike solarne projekte v ameriškem
| tehnološkem | tržnem deležu |
|---|---|
| Monokristalni silicij | ~60% |
| Polikristalni silicij | ~30% |
| tanek film CdTe | ~5% |
| CIGS tanki film | ~2 % |
Terlijeva zgodba prikazuje koristi v resničnem življenju in kako dobro delujejo sončne celice iz kadmijevega telurida.
Sončne celice iz kadmijevega telurida so cenejše za izdelavo. Porabijo manj materiala kot silikonske plošče. Zaradi tega so dobri za velike solarne projekte. Te sončne celice dobro delujejo pri šibki svetlobi. Dobro se obnesejo tudi, ko je vroče. Še naprej proizvajajo dobro energijo, čeprav silicijeve plošče ne. Plošče CdTe so lažje od silicijevih plošč. Lahko so tudi prilagodljivi. To ljudem omogoča, da jih postavijo na ukrivljene ali čudne površine. Ljudje jih lahko uporabljajo na čolnih in starih strehah. Obstaja nekaj težav s ploščami CdTe. Telurija na svetu ni veliko. Kadmij je lahko strupen in nevaren. Plošče CdTe ne zdržijo tako dolgo kot plošče iz silicija. Znanstveniki in podjetja, kot je Terli, si prizadevajo odpraviti te težave. Želijo si, da bi bile sončne celice CdTe varnejše. Prav tako želijo, da bi delali bolje in bili boljši za okolje.
Sončne celice iz kadmijevega telurida imajo posebno zgradbo. Zaradi tega se razlikujejo od drugih sončnih celic. Uporabljajo tanke plasti, naložene eno na drugo. Glavni del je kadmijev telurid. Je polprevodnik z neposrednim pasovnim pasom približno 1,5 eV. To mu pomaga, da vpije večino sončne svetlobe, ki ga zadene. Celice delujejo dobro tudi s tanko plastjo.
Običajna sončna celica iz kadmijevega telurida ima več plasti: Vloga
| materiala | v sončni celici CdTe | Prispevek k zmogljivosti |
|---|---|---|
| CdTe p-tipa | Absorbcijski sloj | Neposredna pasovna vrzel je idealna za absorpcijo večine sončnega spektra; visok absorpcijski koeficient zmanjša porabo materiala in stroške. |
| CdS n-tipa | Okenska in vmesna plast | Širok pasovni razmik zagotavlja prosojnost za sončno svetlobo; pomaga pri transportu elektronov. |
| Kositrov oksid, dopiran s fluorom (FTO) | Sprednji kontakt s prozornim prevodnim oksidom (TCO). | Omogoča vstop fotonov v celico, medtem ko učinkovito zbira tok. |
| Intrinzični kositrov oksid (i-SnO2) | Transparentna plast z visokim uporom | Omejuje učinke neenakomernosti in povečuje učinkovitost. |
| Bakrov oksid (Cu2O) | Sloj zadnjega površinskega polja (BSF). | Deluje kot ovira za odganjanje nosilcev pri povratnem stiku, zmanjšuje izgube pri rekombinaciji in izboljšuje učinkovitost. |
Ta zasnova omogoča dobro delovanje sončnih celic iz kadmijevega telurida z manj materiala. Uporaba kadmijevega telurida pomaga celicam, da sprejmejo veliko sončne svetlobe. To je pomembno za tankoslojne sončne celice.
Sončne celice iz kadmijevega telurida niso enake kot silicijeve sončne celice. Največja razlika je v tem, kako debeli in upogljivi so. Celice kadmijevega telurida uporabljajo tanek film, debel le 1 do 6 mikrometrov. Silicijeve plošče uporabljajo veliko debelejšo rezino, približno 180 mikrometrov.
| Značilnost | sončnih celic kadmijevega telurida (CdTe) | tradicionalnih silicijevih sončnih celic |
|---|---|---|
| Debelina absorberskega sloja | Tanek film, približno 1-6 µm | Debela kristalna silicijeva rezina, približno 180 µm |
| Material absorberja | Kadmijev telurid (CdTe) | Kristalni silicij (monokristalni ali polikristalni) |
| Sloj okna/medpomnilnika | Kadmijev sulfid (CdS), plast n-tipa | Ni uporabno ali različni materiali |
| Sprednja kontaktna plast | Transparentni prevodni oksid (TCO) | Na sprednji površini so vidne kovinske mreže |
| Zadnji kontaktni sloj | Prisoten, zbira elektrone in zagotavlja električni kontakt | Prisoten |
| Substrat | Steklo ali fleksibilni materiali, ki omogočajo fleksibilne plošče | Trdna steklena podlaga z okvirjem |
| Videz | Enoten, kontinuiran tanek film brez vidnih kovinskih mrež | Segmentirane celice z vidnimi kovinskimi mrežnimi črtami |
| Prilagodljivost | Lahko se izdela kot fleksibilni tanki filmi | Toge plošče |
Sončne celice iz kadmijevega telurida so videti gladke in enakomerne. Lahko so izdelani na upogljivih materialih. To pomeni, da delujejo na ukrivljenih ali lahkih površinah. Silikonske plošče so toge in kažejo kovinske črte. Obe vrsti uporabljata polprevodnik za pretvarjanje sončne svetlobe v elektriko. Toda način njihove izdelave daje sončnim celicam iz kadmijevega telurida nekatere posebne prednosti na določenih mestih.
Sončne celice iz kadmijevega telurida so cenejše za izdelavo. Ne potrebujejo toliko silicija kot druge sončne celice. To prihrani denar pri materialih. Tankoplastne plošče namesto silicija uporabljajo različne materiale. Zaradi tega je njihova proizvodnja lažja in cenejša. Plošče iz monokristalnega silicija stanejo največ, ker uporabljajo več silicija in imajo trše korake. Plošče iz polikristalnega silicija so nekoliko cenejše, vendar še vedno uporabljajo več silicija kot plošče s tankim filmom. Moduli kadmijevega telurida vsebujejo kadmij, zato morajo biti delavci previdni. Toda izdelava teh celic je še vedno cenejša, ker porabijo manj materialov in jih je lažje zgraditi.
CdTe tankoslojne sončne celice porabijo manj silicija, zato so cenejše.
Izdelava teh celic je preprostejša od izdelave silikonskih plošč.
Zaradi nižjih stroškov so solarni moduli iz kadmijevega telurida dobri za velike projekte.
Sončne celice iz kadmijevega telurida so boljše za okolje kot silicijeve plošče. Nacionalni laboratorij za obnovljivo energijo pravi, da imajo te plošče nižje stroške ogljika na vat. Za izdelavo porabijo manj energije in materialov. Ameriško ministrstvo za energijo pravi, da izdelava modula iz kadmijevega telurida ustvari veliko manj ogljikovega dioksida kot izdelava silicijevega. Več kot 90 % materialov v teh ploščah je mogoče reciklirati. To še bolj pomaga planetu. Način izdelave teh plošč pomeni tudi manjše onesnaževanje zraka in manjšo porabo energije. Zaradi teh stvari so sončne celice iz kadmijevega telurida pametna izbira za čisto energijo.
Opomba: Sončne celice iz kadmijevega telurida pomagajo okolju z zmanjševanjem globalnega segrevanja, kislega dežja in težav z ozonom. Možnost uhajanja kadmija je zelo majhna, tudi v težkih situacijah.
Sončne celice iz kadmijevega telurida dobro delujejo zunaj. Študije kažejo, da proizvedejo več energije kot silicijeve celice, ko je malo svetlobe. Njihova posebna pasovna vrzel in spektralni odziv jim pomagata dobro delovati zjutraj, zvečer in v oblačnih dneh. V vročih krajih celice iz kadmijevega telurida delujejo bolje kot celice iz silicija. Silicijeve celice izgubijo moč, ko postane vroče. Nove oksidne plasti pomagajo tem celicam ohranjati visoko napetost in moč, tudi ko je vroče. Ko ni veliko svetlobe, celice kadmijevega telurida ohranijo približno 70-80 % svoje običajne moči. Ohranjajo tudi močno napetost odprtega tokokroga. Zaradi tega so primerni za kraje s spremenljivim vremenom ali manj sončne svetlobe.
S tehnologijo tankega filma so sončni kolektorji iz kadmijevega telurida lažji in upogljivejši od navadnih silicijevih panelov. Nekatere steklene/steklene plošče so težje, vendar imajo tankoplastne plošče še vedno posebno uporabo. Lahko gredo po ukrivljenih ali nenavadnih površinah, kot so čolni, avtodomi in prenosna oprema. Njihova majhna teža pomeni, da ne obremenjujejo veliko streh. To je dobro za stare zgradbe. Lažje jih je tudi postaviti in premikati.
| Vrsta modula | Teža Specifikacija | Specifikacija prilagodljivosti |
|---|---|---|
| Konvencionalni c-Si (steklo) | Približno 20 kg za ploščo 250 W (3,2 mm steklo) | Trd zaradi stekla; težka in ni dobra za ukrivljene ali težavne površine |
| Fleksibilen c-Si (polimer) | 2,0–2,5 kg/m² (do 80% lažji) | upogljiv; izdelan za ukrivljene strehe, šotore in čudne oblike; enostaven za namestitev |
| CdTe tanek film (steklo/steklo) | Težji na ploščo (približno 76,9 lbs za 470 W) | Trd zaradi stekla; ni tako upogljiva kot upogljive plošče c-Si na osnovi polimerov |
Lahki sončni paneli iz kadmijevega telurida ne obtežijo streh.
Njihova upogljiva oblika omogoča, da se prilegajo na ukrivljene ali čudne površine.
Enostavno jih je namestiti in premikati, zato so odlični za prenosno in uporabo v sili.
Kadmijev telurid (CdTe) sistem solarnih strešnikov tankoslojna sončna steklena streha
Sončne plošče iz kadmijevega telurida se uporabljajo v velikih projektih. Solarna farma Topaz v Kaliforniji je največja. Ima 550 MW moči in 9 milijonov panelov. To kaže, da tehnologija dobro deluje pri velikih opravilih. Podjetja, kot je Terli, pomagajo več ljudem uporabljati sončne celice iz kadmijevega telurida. Terli izdeluje številne izdelke iz solarnega stekla, kot so zavese BIPV, stene iz solarnega stekla, strešniki in senčila. Ti izdelki pomagajo postaviti sončne celice v zgradbe in prinesti kadmijev telurid na več krajev. Terli si prizadeva narediti svoje plošče učinkovite, cenovno dostopne in enostavne za uporabo. To pomaga pri več zelenih stavbah in velikih energetskih projektih, ki uporabljajo sončne celice iz kadmijevega telurida.
Sončne celice iz kadmijevega telurida bi lahko imele več kot 30-odstotno učinkovitost. To je zato, ker material zelo dobro absorbira sončno svetlobo. V laboratorijih so znanstveniki izdelali celice z več kot 22-odstotno učinkovitostjo. Toda večina sončnih kolektorjev, ki jih lahko kupite, doseže le približno 18,6 %. Še vedno je velika razlika med tem, kar je mogoče, in tem, kar se zgodi v resničnem življenju. Nekatere stvari preprečujejo, da bi te celice delovale bolje. Ena težava je, da bakreni doping omejuje število lukenj. To ohranja napetost odprtega tokokroga pod 1 voltom. Prav tako je težko vzpostaviti dobre povratne stike. Znanstveniki ne razumejo popolnoma, kako se elektroni premikajo v plasteh. Zaradi teh težav sončne celice iz kadmijevega telurida ne dosegajo svojih najboljših zmogljivosti.
Telur je v zemeljski skorji zelo redek. Najdemo ga približno en del na milijardo. Večina telurja prihaja iz rudarjenja bakra kot stranski proizvod. To pomeni, da pridobimo več telurja le, če pridobimo več bakra. Svet vsako leto proizvede približno 500 metričnih ton telurja. Toda solarna industrija bo morda kmalu potrebovala več kot 1200 metričnih ton. Kitajska prečisti več kot polovico svetovnega telurja. To lahko povzroči težave z dobavo in politiko. Z recikliranjem lahko pridobite nazaj do 95 % telura iz starih plošč. Toda samo recikliranje ne bo dovolj za prihodnje potrebe. Vlagati moramo v rudarstvo, rafiniranje in recikliranje. Pravila in industrijski načrti lahko pomagajo ohraniti enakomerno oskrbo in znižati stroške.
Opomba: Ni dovolj telurja za veliko sončnih kolektorjev kadmijevega telurida.
Kadmij je zelo strupen. Agencija za varstvo okolja ima stroga pravila za kadmij v vodi. Kadmijev telurid lahko poškoduje celice in povzroči težave s pljuči, če ga vdihate ali zaužijete. Te sončne celice med normalno uporabo ne onesnažujejo. Če pa jih zlomite ali napačno zavržete, lahko sproščajo toksine. Stare plošče na odlagališčih lahko včasih puščajo preveč kadmija, zlasti v določenih pogojih. Ponekod, na primer v EU, veljajo pravila za recikliranje plošč in preprečevanje onesnaževanja. Toda številne države nimajo strogih pravil. Ljudje so zaskrbljeni zaradi varnosti in onesnaževanja sončnih celic iz kadmijevega telurida.
| vidika | Podrobnosti |
|---|---|
| Toksičnost | Kadmij je zelo strupen; EPA ima stroga vodna pravila; CdTe lahko poškoduje celice |
| Potencial izpiranja | Nekateri testi na odlagališčih kažejo preveč kadmija |
| Regulativni ukrepi | EU ima pravila za recikliranje plošč; marsikje ne |
| Vpliv na okolje | Nepravilno odstranjevanje lahko sprošča kadmij in telur; potrebno je varno recikliranje |
Sončne plošče iz kadmijevega telurida trajajo približno 20 do 25 let. To je nekoliko krajše od silicijevih plošč, ki trajajo od 25 do 30 let. Nekatere težave lahko povzročijo, da se te plošče hitreje obrabijo. Materiali se lahko različno raztegnejo v vročem ali hladnem stanju. To lahko povzroči razpoke ali luščenje. Fleksibilne plošče lahko počijo, če jih preveč upognete. Vroče in hladno vreme ter sončna svetloba lahko sčasoma poškodujejo plošče. Več napak in težav se pojavi, ko se plošče starajo. Baker se lahko premika s kovinskih delov in poslabša delovanje plošč. Zaradi teh vprašanj je trajnost pomembna za velike solarne projekte.
Sončne plošče iz kadmijevega telurida niso tako pogoste kot silicijeve. Predstavljajo približno 5 % svetovnega trga sončne energije. Te plošče izdeluje le nekaj podjetij. First Solar je največji. Zaradi te majhne zaloge je težko dobiti dovolj plošč za velika dela. Programi recikliranja lahko pridobijo večino telura in kadmija iz starih plošč. Vendar se recikliranje še vedno izboljšuje in ne morejo vsi kraji varno ravnati s starimi sončnimi kolektorji. Ljudje so zaskrbljeni zaradi varnosti in težav z recikliranjem. Izboljšanje in lažje recikliranje bo pripomoglo k temu, da bodo solarni paneli iz kadmijevega telurida varnejši in bolj priljubljeni.
Znanstveniki si prizadevajo izboljšati sončne celice iz kadmijevega telurida. Ekipe na univerzi Colorado State University in Institute of Technology Bombay so naredile novo sončno celico. Ta celica ima skupaj plasti perovskita in kadmijevega telurida. Dosegla je rekordno učinkovitost 24,2 %. Znanstveniki ga želijo doseči še višjega, morda 27 % ali več. Preizkušajo tudi nove stvari, kot so legirani absorberji CdSexTe1-x. Prehajajo z bakrenega na arzenov doping. Te spremembe pripomorejo, da nosilci polnjenja zdržijo dlje, moduli pa so močnejši. Laboratorijske celice imajo zdaj več kot 22-odstotno učinkovitost. Komercialni moduli lahko dosežejo do 18,6%. Največji izziv je zagotoviti, da te izboljšave delujejo na številnih ploščah.
Znanstveniki želijo uporabiti manj telurja, a ohraniti dobro delovanje. Oblikujejo ultratanke sončne celice CdTe, ki potrebujejo manj materiala. Te celice še vedno dobro delujejo. Izdelujejo tudi zlitine kadmijevega cinkovega telurida, da izboljšajo film in porabijo manj telurja. Znanstveniki iščejo boljše načine za pridobivanje telurja iz rudarjenja. Preizkušajo tudi nove metode dopinga. Nekatere skupine uporabljajo zlitine CdSeTe in boljše hrbtne stike, da pridobijo več energije. Ti koraki pomagajo narediti dobavno verigo varnejšo in proizvodnjo stabilnejšo.
Solarna industrija dela panele varnejše in boljše za planet. Novo spajkanje uporablja kositer-bizmut namesto strupenih snovi. Stekleno-steklene plošče ne potrebujejo polimernih hrbtnih plošč. Zaradi tega so močnejši in varnejši. Japonski inženirji so našli način za odstranjevanje strupenih kadmijevih plasti med proizvodnjo. Industrijska pravila in programi recikliranja postajajo boljši. Zaradi tega so tovarne čistejše in varnejše za delavce. Študije kažejo, da te spremembe zmanjšujejo globalno segrevanje in pomagajo, da plošče trajajo dlje. To je dobro za okolje.
Terli je vodilni na področju sončne tehnologije zelenega kadmijevega telurida. Podjetje uporablja tanke absorberje CdTe, da prihrani material in denar. Terli doda plast telura na zadnji strani za povečanje napetosti in učinkovitosti. Njihove dvoslojne celice CdSeTe/Te dajejo več toka. Vmesna plast MgZnO prepušča več svetlobe in pomaga pri premikanju elektronov. Terli pridobiva kadmij in telur iz ostankov rudarjenja. To zmanjšuje količino odpadkov in pomaga okolju. Njihov tankoslojni postopek porabi manj energije in materialov. To podpira čistejšo prihodnost sončne energije.
Sončne celice iz kadmijevega telurida imajo nekaj velikih prednosti. Njihova izdelava stane manj in dobro delujejo. Njihova zasnova se lahko tudi upogne ali upogne. Vendar je tudi nekaj težav. Težko je dobiti dovolj materiala. Kadmij je lahko zelo škodljiv. Ljudje bi morali razmisliti o nekaj stvareh:
Koliko stanejo plošče in kako dobro pretvarjajo sončno svetlobo v energijo
Pravila za okolje in kako varno reciklirati
Kako trg raste in kako silicijeve plošče tekmujejo
Zdaj potekajo nove ideje in raziskave
Podjetja, kot je Terli, še naprej izdelujejo boljše in varnejše sončne celice CdTe. Uporaba teh dejstev lahko ljudem pomaga izbrati najboljše sončne celice.
Sončne celice CdTe uporabljajo tanek film za lovljenje sončne svetlobe. Silikonske plošče uporabljajo debele silikonske kose. Plošče CdTe so lažje in včasih upogljive. Silikonske plošče so težke in toge.
Plošče CdTe so varne, če se uporabljajo na pravi način. Strupeni deli ostanejo zaprti znotraj plošče. Dobro recikliranje in skrbno ravnanje prepreči škodo naravi. Varnostna pravila pomagajo pri varni izdelavi in odlaganju plošč.
Večina solarnih panelov CdTe deluje od 20 do 25 let. Kako dolgo zdržijo, je odvisno od vremena in nege. Pogosto preverjanje jim pomaga, da zdržijo dlje.
Da, z recikliranjem lahko pridobimo nazaj večino kadmija in telura. Postopek recikliranja je vedno boljši. Recikliranje zmanjša količino odpadkov in pomaga planetu.
Sončne celice CdTe dobro delujejo, ko je zunaj vroče. Pri vročini izgubijo manj moči kot silikonske plošče. Zaradi tega so primerne za sončne in tople kraje.
