Solarenergie gilt zunehmend als eine mögliche Lösung für die globale Energiekrise, da die fossilen Brennstoffe bald zur Neige gehen und die Welt unter der gravierenden Umweltverschmutzung durch sie leidet. Solarzellen sind eine realistische Möglichkeit, Sonnenenergie in nutzbaren Strom umzuwandeln – neben vielen anderen Methoden zur Energiegewinnung aus der Sonne. Unter den verschiedenen Solarzellentypen gelten Cadmiumtellurid-Solarzellen seit Langem als vielversprechende Option für die Herstellung zuverlässiger und kostengünstiger Solarzellen.
Nach kristallinen Silizium-Solarzellen sind Cadmiumtellurid-Photovoltaikzellen die weltweit am weitesten verbreitete Solarzellentechnologie. Schnelle und kostengünstige Alternativen zu herkömmlichen Silizium-basierten PV- Technologien existieren in Form von CdTe-Dünnschicht-Photovoltaikzellen.
Solarzellen aus Cadmiumtellurid (CdTe) nutzen Dünnschichten 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 auf Cadmiumbasis ( Cd₂SnO₄) dient als obere Elektrode . Cadmiumsulfid (CdS) befindet sich zwischen der oberen Schicht und dem Halbleiter Cadmiumtellurid.
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 Zelleffizienz zu steigern, muss CdTe besser dotiert und wichtige Produktionsschritte wie die Cadmiumchlorid-Rekristallisation und die Kontaktierung besser verstanden werden. Da CdTe die ideale Bandlücke für Einfachzellen besitzt, ist es naheliegend, dass in Serie gefertigte CdTe-Zellen Wirkungsgrade von nahezu über 20 % erreichen können (wie bereits bei CIS-Legierungen gezeigt 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 laut USGS im Jahr 2007 auf insgesamt 135 Tonnen . Der Großteil davon ist ein Kupfernebenprodukt, geringere Mengen stammen aus Blei und Gold.
Die Menge an CdTe-PV-Modulen, die hergestellt werden kann, wird letztendlich durch das Angebot an Tellur begrenzt sein. Für die Herstellung eines Gigawatts (GW) CdTe-PV-Modulen (bei den derzeitigen Wirkungsgraden und Dicken) würden etwa 93 Tonnen Tellur benötigt.
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.
