Solarenergie wird zunehmend als eine mögliche Antwort auf das globale Energiedilemma angesehen, da die Erde unter dem drohenden Aussterben fossiler Brennstoffe und der damit verbundenen starken Umweltverschmutzung leidet. Solarzellen sind eine realistische Möglichkeit, Sonnenenergie in nutzbare elektrische Energie umzuwandeln. Und unter allen Arten von Solarzellen: Cadmium-Tellurid-Solarzellen gelten seit langem als mögliche Option für die Herstellung zuverlässiger und preisgünstiger Solarzellen.
Nach kristallinen Silizium-basierten Solarzellen sind Cadmiumtellurid-Photovoltaik-Solarzellen die weltweit am weitesten verbreitete Solarzellentechnologie. Schnelle und kostengünstige Alternativen zu herkömmlichen Silizium-basierten PV Technologien existieren in Form von CdTe-Dünnschicht-PV-Solarzellen.
Solarzellen aus Cadmiumtellurid (CdTe) nutzen dünne Schichten des Halbleiters Cadmiumtellurid, um absorbiertes Sonnenlicht in Strom umzuwandeln. Eine Schicht aus kupferdotierter Kohlenstoffpaste dient als untere Elektrode, und Zinnoxid (SnO2) oder Zinn(II)-oxid mit eine Cadmiumbasis dient als obere Elektrode (Cd2SnO4)Zwischen der Deckschicht und dem Halbleiter Cadmiumtellurid befindet sich Cadmiumsulfid (CdS).
Sind Kalzium-Solarzellen effizient?
Ja, Calcium-Solarzellen sind effizient. Seit 2001 hat sich der beste Zellwirkungsgrad bei etwa 16.5 % stabilisiert. Die Möglichkeit zur Stromerhöhung wurde fast vollständig genutzt, anspruchsvollere Probleme im Zusammenhang mit der Verbindungsqualität, den CdTe-Eigenschaften und der Kontaktierung konnten jedoch nicht so erfolgreich gelöst werden.
Um die Effizienz der Zellen zu steigern, muss CdTe besser dotiert werden und wesentliche Produktionsschritte wie Cadmiumchlorid-Rekristallisation und Kontaktierung müssen besser verstanden werden. Da CdTe die ideale Bandabstand Bei Geräten mit Einzelübergang liegt es nahe, dass in Massenproduktion hergestellte CdTe-Zellen Wirkungsgrade erreichen können, die fast 20 % übersteigen (wie bereits bei CIS-Legierungen nachgewiesen wurde).
Was sind die Vorteile von Kalzium-Solarzellen?
Hier sind einige Vorteile der Verwendung von Calcium-Solarzellen:
- Die Eigenschaften zweier verschiedener Cadmiummoleküle, Cadmiumsulfid und Cadmiumtellurid, ermöglichen die Umwandlung von Sonnenenergie in Elektrizität. Die Herstellung vereinfacht sich dadurch im Vergleich zum arbeitsintensiven Prozess der Kombination zweier unterschiedlich dotierter Siliziumarten in einem Silizium-Solarmodul, da lediglich eine einfache Molekülmischung verwendet wird, um die gewünschten Eigenschaften zu erzielen.
- Cadmiumtellurid ist für Sonnenlicht gut geeignet, da es Licht bei einer nahezu perfekten Wellenlänge absorbiert und dadurch Energie bei kürzeren Wellenlängen einfangen kann als Siliziumplatten.
- Cadmium ist reichlich vorhanden. Da es als Nebenprodukt anderer wichtiger Industriemetalle, einschließlich Zink, entsteht, ist es reichlich vorhanden und unterliegt nicht den großen Preisschwankungen, die die Siliziumpreise in den letzten zwei Jahren erlebten.
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Was sind die Nachteile von Kalzium-Solarzellen?
Im Vergleich zu Silizium-Solarzellen erreichen Cadmiumtellurid-Solarmodule heute einen Wirkungsgrad von 10.6 %, was deutlich niedriger ist. Tellur ist nicht so häufig wie Cadmium. In der Erdkruste kommen nur 1 bis 5 ppm des Elements Tellur (Te) vor.
Die weltweite Tellurproduktion belief sich 2007 auf 135 Tonnen, Nach USGSDer Großteil davon ist ein Nebenprodukt von Kupfer, geringere Mengen stammen von Blei und Gold.
Die Menge der CdTe-PV-Module, die hergestellt werden kann, wird letztendlich durch die Versorgung mit Tellur begrenzt sein. Tellur würde zur Herstellung von einem Gigawatt (GW) CdTe-PV-Modulen (bei den gegenwärtigen Wirkungsgraden und Dicken) etwa 93 metrische Tonnen.
In den letzten Jahren hat sich die Effizienz von CdTe-Solarzellen deutlich verbessert. Zahlreiche wissenschaftliche Publikationen belegen zudem die außergewöhnlich geringe Umweltbelastung dieser Technologie.
Selbst negative Bewertungen zeigen, wie ungewöhnlich es ist, dass aus defekten Modulen erhebliche Mengen Cadmium in den Boden gelangen. Zudem besteht bei einem Hausbrand keine Cadmiumbelastung. Zudem ist diese fantastische Technologie dank der vollständigen Recyclingfähigkeit der CdTe-Module absolut sauber.
