Lượt xem: 0 Tác giả: Site Editor Thời gian xuất bản: 24-07-2025 Nguồn gốc: Địa điểm
Pin mặt trời Cadmium Telluride là lựa chọn hàng đầu trong pin mặt trời màng mỏng. Họ có điểm tốt và điểm xấu đặc biệt. Những tế bào này sử dụng cadmium Telluride làm nguyên liệu chính. Chất liệu này hấp thụ ánh sáng mặt trời tốt. Nó cũng giúp sản xuất tế bào rẻ hơn. Cadmium Telluride chỉ chiếm khoảng 5% thị trường năng lượng mặt trời trên thế giới. Nhưng nó rất quan trọng đối với các dự án năng lượng mặt trời lớn ở
| Công nghệ Hoa Kỳ | Thị trường |
|---|---|
| Silicon đơn tinh thể | ~60% |
| Silicon đa tinh thể | ~30% |
| Màng mỏng CdTe | ~5% |
| Màng mỏng CIGS | ~2% |
Câu chuyện của Terli cho thấy những lợi ích thực tế và pin mặt trời cadmium Telluride hoạt động tốt như thế nào.
Pin mặt trời cadmium Telluride rẻ hơn. Chúng sử dụng ít vật liệu hơn tấm silicon. Điều này làm cho chúng phù hợp với các dự án năng lượng mặt trời lớn. Những pin mặt trời này hoạt động tốt trong điều kiện ánh sáng yếu. Chúng cũng hoạt động tốt khi trời nóng. Chúng tiếp tục tạo ra nguồn điện tốt khi tấm silicon thì không. Tấm CdTe nhẹ hơn tấm silicon. Họ cũng có thể linh hoạt. Điều này cho phép mọi người đặt chúng trên các bề mặt cong hoặc kỳ lạ. Mọi người có thể sử dụng chúng trên thuyền và mái nhà cũ. Có một số vấn đề với bảng CdTe. Không có nhiều Tellurium trên thế giới. Cadmium có thể độc hại và nguy hiểm. Tấm CdTe không tồn tại lâu như tấm silicon. Các nhà khoa học và công ty như Terli đang nỗ lực khắc phục những vấn đề này. Họ muốn pin mặt trời CdTe an toàn hơn. Họ cũng muốn họ làm việc tốt hơn và tốt hơn cho môi trường.
Pin mặt trời Cadmium Telluride có cấu trúc đặc biệt. Điều này làm cho chúng khác biệt với các pin mặt trời khác. Họ sử dụng các lớp mỏng xếp chồng lên nhau. Phần chính là cadmium Telluride. Nó là một chất bán dẫn có dải cấm trực tiếp khoảng 1,5 eV. Điều này giúp nó hấp thụ hầu hết ánh sáng mặt trời chiếu vào nó. Các tế bào hoạt động tốt ngay cả với một lớp mỏng.
Pin mặt trời cadmium Telluride thông thường có một số lớp: Vai trò
| vật liệu | trong pin mặt trời CdTe | Đóng góp vào hiệu suất |
|---|---|---|
| CdTe loại p | Lớp hấp thụ | Bandgap trực tiếp lý tưởng để hấp thụ hầu hết quang phổ mặt trời; hệ số hấp thụ cao làm giảm việc sử dụng vật liệu và chi phí. |
| CdS loại n | Lớp cửa sổ và bộ đệm | Khoảng cách rộng đảm bảo độ trong suốt với ánh sáng mặt trời; hỗ trợ vận chuyển điện tử. |
| Oxit thiếc pha tạp flo (FTO) | Tiếp điểm phía trước oxit dẫn điện trong suốt (TCO) | Cho phép các photon đi vào tế bào đồng thời thu dòng điện hiệu quả. |
| Oxit thiếc nội tại (i-SnO2) | Lớp trong suốt có điện trở cao | Hạn chế tác động không đồng đều, nâng cao hiệu quả. |
| Ôxít đồng (Cu2O) | Lớp trường bề mặt sau (BSF) | Hoạt động như một rào cản để đẩy lùi các chất mang khi tiếp xúc ngược, giảm tổn thất tái hợp và nâng cao hiệu quả. |
Thiết kế này cho phép pin mặt trời cadmium Telluride hoạt động tốt với ít vật liệu hơn. Sử dụng cadmium Telluride giúp tế bào hấp thụ nhiều ánh sáng mặt trời. Điều này rất quan trọng đối với pin mặt trời màng mỏng.
Pin mặt trời Cadmium Telluride không giống như các tấm pin mặt trời silicon. Sự khác biệt lớn nhất là độ dày và độ uốn cong của chúng. Tế bào Cadmium Telluride sử dụng một màng mỏng, chỉ dày từ 1 đến 6 micromet. Tấm silicon sử dụng tấm wafer dày hơn nhiều, khoảng 180 micromet.
| Tính năng | Pin mặt trời Cadmium Telluride (CdTe) | Tấm pin mặt trời silicon truyền thống |
|---|---|---|
| Độ dày lớp hấp thụ | Màng mỏng, khoảng 1-6 µm | Tấm wafer silicon tinh thể dày, khoảng 180 µm |
| Vật liệu hấp thụ | Cadmium Telluride (CdTe) | Silicon tinh thể (đơn tinh thể hoặc đa tinh thể) |
| Lớp cửa sổ/bộ đệm | Cadmium Sulfide (CdS), lớp loại n | Không áp dụng hoặc vật liệu khác nhau |
| Lớp liên lạc phía trước | Oxit dẫn điện trong suốt (TCO) | Đường lưới kim loại có thể nhìn thấy trên bề mặt phía trước |
| Quay lại lớp liên hệ | Hiện diện, thu thập các điện tử và cung cấp tiếp xúc điện | Hiện tại |
| chất nền | Vật liệu thủy tinh hoặc linh hoạt, tạo ra các tấm linh hoạt | Chất nền kính cứng có khung |
| Vẻ bề ngoài | Màng mỏng đồng nhất, liên tục không có lưới kim loại nhìn thấy được | Các ô được phân đoạn với các đường lưới kim loại có thể nhìn thấy được |
| Tính linh hoạt | Có thể được sản xuất dưới dạng màng mỏng linh hoạt | Tấm cứng |
Pin mặt trời cadmium Telluride trông mịn màng và đồng đều. Chúng có thể được thực hiện trên các vật liệu uốn cong. Điều này có nghĩa là chúng hoạt động trên các bề mặt cong hoặc nhẹ. Tấm silicon cứng và hiển thị các đường kim loại. Cả hai loại đều sử dụng chất bán dẫn để biến ánh sáng mặt trời thành điện năng. Nhưng cách chúng được chế tạo mang lại cho pin mặt trời cadmium Telluride một số lợi ích đặc biệt ở một số nơi.
Pin mặt trời cadmium Telluride rẻ hơn. Chúng không cần nhiều silicon như các pin mặt trời khác. Điều này tiết kiệm tiền trên vật liệu. Tấm màng mỏng sử dụng các vật liệu khác nhau thay vì silicon. Điều này làm cho chúng dễ dàng hơn và ít tốn kém hơn để sản xuất. Các tấm silicon đơn tinh thể có giá cao nhất vì chúng sử dụng nhiều silicon hơn và có các bước cứng hơn. Tấm silicon đa tinh thể rẻ hơn một chút nhưng vẫn sử dụng nhiều silicon hơn tấm màng mỏng. Mô-đun cadmium Telluride có chứa cadmium nên công nhân phải cẩn thận. Nhưng việc chế tạo những tế bào này vẫn ít tốn kém hơn vì chúng sử dụng ít vật liệu hơn và dễ chế tạo hơn.
Pin mặt trời màng mỏng CdTe sử dụng ít silicon hơn nên giá thành thấp hơn.
Việc chế tạo những tế bào này đơn giản hơn việc chế tạo các tấm silicon.
Chi phí thấp hơn khiến các mô-đun năng lượng mặt trời cadmium Telluride phù hợp cho các dự án lớn.
Pin mặt trời cadmium Telluride tốt hơn cho môi trường so với tấm silicon. Phòng thí nghiệm năng lượng tái tạo quốc gia cho biết những tấm pin này có chi phí carbon trên mỗi watt thấp hơn. Họ sử dụng ít năng lượng và vật liệu hơn để sản xuất. Bộ Năng lượng Hoa Kỳ cho biết việc chế tạo mô-đun cadmium Telluride tạo ra ít carbon dioxide hơn nhiều so với mô-đun silicon. Hơn 90% vật liệu trong các tấm này có thể được tái chế. Điều này thậm chí còn giúp hành tinh này nhiều hơn nữa. Cách thức chế tạo những tấm pin này cũng đồng nghĩa với việc ít ô nhiễm không khí hơn và sử dụng ít năng lượng hơn. Những điều này làm cho pin mặt trời cadmium Telluride trở thành sự lựa chọn thông minh cho năng lượng sạch.
Lưu ý: Pin mặt trời cadmium Telluride giúp ích cho môi trường bằng cách giảm sự nóng lên toàn cầu, mưa axit và các vấn đề về tầng ozone. Khả năng rò rỉ cadmium là rất thấp, ngay cả trong những tình huống khó khăn.
Pin mặt trời Cadmium Telluride hoạt động tốt ở ngoài trời. Các nghiên cứu cho thấy chúng tạo ra nhiều năng lượng hơn tế bào silicon khi có ít ánh sáng. Khoảng cách dải đặc biệt và phản ứng quang phổ giúp chúng hoạt động tốt vào buổi sáng, buổi tối và những ngày nhiều mây. Ở những nơi có nhiệt độ cao, tế bào cadmium Telluride tiếp tục hoạt động tốt hơn tế bào silicon. Các tế bào silicon mất điện khi trời nóng. Các lớp oxit mới giúp các tế bào này giữ được điện áp và năng lượng cao, ngay cả khi trời nóng. Khi không có nhiều ánh sáng, tế bào cadmium Telluride giữ được khoảng 70-80% năng lượng bình thường. Chúng cũng giữ điện áp mạch hở mạnh mẽ. Điều này làm cho chúng phù hợp với những nơi có thời tiết thay đổi hoặc ít ánh sáng mặt trời.
Công nghệ màng mỏng giúp tấm pin mặt trời cadmium Telluride nhẹ hơn và dễ uốn cong hơn tấm silicon thông thường. Một số tấm kính/tấm kính nặng hơn nhưng tấm màng mỏng vẫn có những công dụng đặc biệt. Chúng có thể đi trên các bề mặt cong hoặc có hình dạng kỳ lạ như thuyền, RV và thiết bị di động. Trọng lượng nhẹ của chúng có nghĩa là chúng không gây nhiều áp lực lên mái nhà. Điều này tốt cho các tòa nhà cũ. Họ cũng dễ dàng hơn để đưa lên và di chuyển.
| Loại mô-đun | Thông số trọng lượng | Thông số kỹ thuật linh hoạt |
|---|---|---|
| c-Si thông thường (thủy tinh) | Khoảng 20 kg cho tấm nền 250W (kính 3,2 mm) | Cứng vì kính; nặng và không tốt cho các bề mặt cong hoặc khó |
| c-Si linh hoạt (polyme) | 2,0–2,5 kg/m² (nhẹ hơn tới 80%) | Có thể uốn cong; làm mái cong, lều và những hình dạng kỳ lạ; dễ dàng cài đặt |
| Màng mỏng CdTe (kính/thủy tinh) | Nặng hơn trên mỗi bảng (khoảng 76,9 lbs cho 470 W) | Cứng vì kính; không uốn cong như tấm c-Si linh hoạt dựa trên polymer |
Các tấm pin mặt trời cadmium Telluride nhẹ không đè nặng lên mái nhà.
Hình dạng uốn cong của chúng cho phép chúng vừa vặn trên các bề mặt cong hoặc kỳ lạ.
Chúng rất dễ cài đặt và di chuyển, vì vậy chúng rất phù hợp để sử dụng di động và khẩn cấp.
Tấm pin mặt trời Cadmium Telluride được sử dụng trong các dự án lớn. Trang trại năng lượng mặt trời Topaz ở California là trang trại lớn nhất. Nó có công suất 550 MW và 9 triệu tấm pin. Điều này cho thấy công nghệ này hoạt động tốt cho các công việc lớn. Các công ty như Terli giúp nhiều người hơn sử dụng pin mặt trời cadmium Telluride. Terli sản xuất nhiều sản phẩm kính năng lượng mặt trời, như tường rèm BIPV, tường kính năng lượng mặt trời, mái ngói và tấm che nắng. Những sản phẩm này giúp đưa các tấm pin mặt trời vào các tòa nhà và mang cadmium Telluride đến nhiều nơi hơn. Terli nỗ lực làm cho các tấm nền của họ hoạt động hiệu quả, giá cả phải chăng và dễ sử dụng. Điều này giúp nhiều tòa nhà xanh và các dự án năng lượng lớn sử dụng tấm pin mặt trời cadmium Telluride hơn.
Pin mặt trời cadmium Telluride có thể có hiệu suất hơn 30% Điều này là do vật liệu hấp thụ ánh sáng mặt trời rất tốt. Trong phòng thí nghiệm, các nhà khoa học đã tạo ra các tế bào có hiệu suất hơn 22%. Nhưng hầu hết các tấm pin mặt trời bạn có thể mua chỉ đạt khoảng 18,6%. Vẫn có sự khác biệt lớn giữa những gì có thể xảy ra và những gì xảy ra trong cuộc sống thực. Một số điều ngăn cản các tế bào này hoạt động tốt hơn. Một vấn đề là doping đồng giới hạn số lượng lỗ trống. Điều này giữ cho điện áp mạch mở dưới 1 volt. Việc tạo liên lạc tốt trở lại cũng khó khăn. Các nhà khoa học chưa hiểu đầy đủ về cách các electron di chuyển trong các lớp. Những vấn đề này khiến pin mặt trời cadmium Telluride không đạt được hiệu suất tốt nhất.
Tellurium rất hiếm trong vỏ Trái đất. Nó được tìm thấy ở mức khoảng một phần tỷ. Hầu hết Tellurium đều có nguồn gốc từ việc khai thác đồng dưới dạng sản phẩm phụ. Điều này có nghĩa là chúng ta chỉ nhận được nhiều Tellurium hơn nếu khai thác được nhiều đồng hơn. Thế giới sản xuất khoảng 500 tấn Tellurium mỗi năm. Nhưng ngành công nghiệp năng lượng mặt trời có thể sẽ sớm cần hơn 1.200 tấn. Trung Quốc tinh chế hơn một nửa lượng Tellurium của thế giới Điều này có thể gây ra vấn đề về nguồn cung và chính trị. Tái chế có thể thu hồi tới 95% Tellurium từ các tấm pin cũ. Nhưng chỉ tái chế thôi sẽ không đủ cho nhu cầu trong tương lai. Chúng ta cần đầu tư vào khai thác, tinh chế và tái chế. Các quy định và kế hoạch của ngành có thể giúp duy trì nguồn cung ổn định và giảm chi phí.
Lưu ý: Không có đủ Tellurium cho nhiều tấm pin mặt trời cadmium Telluride.
Cadimi rất độc. Cơ quan Bảo vệ Môi trường có các quy định nghiêm ngặt về cadmium trong nước. Cadmium Telluride có thể làm tổn thương tế bào và gây ra các vấn đề về phổi nếu hít phải hoặc nuốt phải. Những tấm pin mặt trời này không gây ô nhiễm trong quá trình sử dụng bình thường. Nhưng nếu bị vỡ hoặc vứt đi không đúng cách, chúng có thể thải ra độc tố. Các tấm cũ ở bãi chôn lấp đôi khi có thể rò rỉ quá nhiều cadmium, đặc biệt là trong một số điều kiện nhất định. Một số nơi, như EU, có quy định tái chế các tấm pin và ngăn chặn ô nhiễm. Nhưng nhiều quốc gia không có quy định chặt chẽ. Mọi người lo lắng về sự an toàn và ô nhiễm từ pin mặt trời cadmium Telluride. Chi
| khía cạnh | tiết |
|---|---|
| Độc tính | Cadmium rất độc; EPA có các quy định nghiêm ngặt về nước; CdTe có thể làm tổn thương tế bào |
| Tiềm năng rửa trôi | Một số thử nghiệm tại bãi chôn lấp cho thấy có quá nhiều cadmium |
| Các biện pháp quản lý | EU có quy định về tấm tái chế; nhiều nơi không |
| Tác động môi trường | Việc xử lý không đúng cách có thể giải phóng cadmium và Tellurium; cần tái chế an toàn |
Tấm pin mặt trời Cadmium Telluride có tuổi thọ khoảng 20 đến 25 năm. Thời gian này ngắn hơn một chút so với tấm silicon có tuổi thọ từ 25 đến 30 năm. Một số vấn đề có thể làm cho những tấm này bị mòn nhanh hơn. Các vật liệu có thể co giãn khác nhau khi nóng hoặc lạnh. Điều này có thể gây ra vết nứt hoặc bong tróc. Tấm linh hoạt có thể bị nứt nếu uốn cong quá nhiều. Thời tiết nóng, lạnh và ánh nắng mặt trời có thể làm hỏng các tấm theo thời gian. Nhiều khiếm khuyết và vấn đề xuất hiện hơn khi các tấm nền cũ đi. Đồng có thể di chuyển khỏi các bộ phận kim loại và khiến các tấm pin hoạt động kém hơn. Những vấn đề này làm cho độ bền trở nên quan trọng đối với các dự án năng lượng mặt trời lớn.
Tấm pin mặt trời Cadmium Telluride không phổ biến như tấm silicon. Họ chiếm khoảng 5% thị trường năng lượng mặt trời trên thế giới. Chỉ có một vài công ty sản xuất những tấm này. First Solar là lớn nhất. Nguồn cung nhỏ này có thể gây khó khăn cho việc có đủ tấm nền cho những công việc lớn. Các chương trình tái chế có thể thu hồi hầu hết Tellurium và Cadmium từ các tấm pin cũ. Nhưng việc tái chế vẫn ngày càng tốt hơn và không phải nơi nào cũng có thể xử lý các tấm pin mặt trời cũ một cách an toàn. Mọi người lo lắng về vấn đề an toàn và tái chế. Việc tái chế tốt hơn và dễ dàng hơn sẽ giúp các tấm pin mặt trời cadmium Telluride an toàn hơn và phổ biến hơn.
Các nhà khoa học đang nghiên cứu để làm cho pin mặt trời cadmium Telluride hoạt động tốt hơn. Các nhóm nghiên cứu tại Đại học Bang Colorado và Viện Công nghệ Bombay đã tạo ra một loại pin mặt trời mới. Tế bào này có các lớp perovskite và cadmium Telluride cùng nhau. Nó đạt hiệu suất kỷ lục 24,2%. Các nhà khoa học muốn con số này thậm chí còn cao hơn nữa, có thể là 27% hoặc hơn. Họ cũng đang thử những thứ mới như chất hấp thụ CdSexTe1-x bằng hợp kim. Họ đang chuyển từ pha tạp đồng sang pha tạp asen. Những thay đổi này giúp các bộ phận mang điện tồn tại lâu hơn và làm cho các mô-đun mạnh mẽ hơn. Các tế bào trong phòng thí nghiệm hiện có hiệu suất trên 22%. Các mô-đun thương mại có thể đạt tới 18,6%. Thách thức lớn nhất là làm cho những cải tiến này hoạt động được trên nhiều bảng điều khiển.
Các nhà khoa học muốn sử dụng ít Tellurium hơn nhưng vẫn giữ được hiệu suất tốt. Họ thiết kế pin mặt trời CdTe siêu mỏng cần ít vật liệu hơn. Những tế bào này vẫn hoạt động tốt. Họ cũng chế tạo hợp kim cadmium kẽm Telluride để cải thiện lớp màng và sử dụng ít Tellurium hơn. Các nhà khoa học tìm kiếm những cách tốt hơn để thu được Tellurium từ việc khai thác Họ cũng thử các phương pháp doping mới. Một số nhóm sử dụng hợp kim CdSeTe và các điểm tiếp xúc phía sau tốt hơn để có được nhiều năng lượng hơn. Những bước này giúp chuỗi cung ứng an toàn hơn và sản xuất ổn định hơn.
Ngành công nghiệp năng lượng mặt trời đang tạo ra các tấm pin an toàn hơn và tốt hơn cho hành tinh. Phương pháp hàn mới sử dụng thiếc-bismuth thay vì chất độc hại. Tấm kính thủy tinh không cần tấm nền polymer. Điều này làm cho chúng mạnh mẽ hơn và an toàn hơn. Các kỹ sư Nhật Bản đã tìm ra cách loại bỏ lớp cadmium độc hại trong quá trình sản xuất. Các quy định của ngành và chương trình tái chế đang ngày càng tốt hơn. Điều này làm cho nhà máy sạch hơn và an toàn hơn cho người lao động. Các nghiên cứu cho thấy những thay đổi này làm giảm hiện tượng nóng lên toàn cầu và giúp các bảng điều khiển tồn tại lâu hơn. Điều này tốt cho môi trường.
Terli là công ty đi đầu trong công nghệ năng lượng mặt trời cadmium Telluride xanh. Công ty sử dụng vật liệu hấp thụ CdTe mỏng để tiết kiệm vật liệu và tiền bạc. Terli bổ sung thêm một lớp Tellurium ở phía sau để tăng điện áp và hiệu suất. Các tế bào CdSeTe/Te hai lớp của chúng cung cấp nhiều dòng điện hơn. Lớp đệm MgZnO cho nhiều ánh sáng hơn và giúp các electron di chuyển. Terli thu được cadmium và Tellurium từ tàn dư khai thác mỏ. Điều này cắt giảm chất thải và giúp ích cho môi trường. Quá trình màng mỏng của họ sử dụng ít năng lượng hơn và ít vật liệu hơn. Điều này hỗ trợ một tương lai sạch hơn cho năng lượng mặt trời.
Pin mặt trời cadmium Telluride có một số lợi thế lớn. Chúng tốn ít chi phí hơn để thực hiện và hoạt động tốt. Thiết kế của họ cũng có thể uốn cong hoặc uốn cong. Nhưng cũng có một số vấn đề. Thật khó để có đủ vật liệu. Cadmium có thể rất có hại. Mọi người nên suy nghĩ về một số điều:
Các tấm pin có giá bao nhiêu và chúng biến ánh sáng mặt trời thành năng lượng tốt như thế nào
Các quy tắc về môi trường và cách tái chế an toàn
Thị trường đang phát triển như thế nào và các tấm silicon cạnh tranh như thế nào
Những ý tưởng và nghiên cứu mới đang diễn ra
Các công ty như Terli tiếp tục sản xuất pin mặt trời CdTe tốt hơn và an toàn hơn. Sử dụng những thông tin này có thể giúp mọi người chọn được những tấm pin mặt trời tốt nhất.
Pin mặt trời CdTe sử dụng một màng mỏng để đón ánh sáng mặt trời. Tấm silicon sử dụng miếng silicon dày. Tấm CdTe nhẹ hơn và đôi khi uốn cong được. Tấm silicon nặng và cứng.
Tấm CdTe an toàn khi sử dụng đúng cách. Các bộ phận độc hại được niêm phong bên trong bảng điều khiển. Tái chế tốt và xử lý cẩn thận sẽ ngăn chặn tác hại đến thiên nhiên. Các quy tắc an toàn giúp chế tạo và vứt bỏ các tấm pin một cách an toàn.
Hầu hết các tấm pin mặt trời CdTe hoạt động được từ 20 đến 25 năm. Chúng tồn tại được bao lâu tùy thuộc vào thời tiết và cách chăm sóc. Kiểm tra chúng thường xuyên giúp chúng tồn tại lâu hơn.
Có, việc tái chế có thể lấy lại hầu hết cadmium và Tellurium. Quá trình tái chế ngày càng tốt hơn. Tái chế cắt giảm chất thải và giúp ích cho hành tinh.
Pin mặt trời CdTe hoạt động tốt khi trời nóng. Chúng mất ít năng lượng hơn tấm silicon khi chịu nhiệt. Điều này làm cho chúng phù hợp với những nơi có nắng và ấm áp.
