Aurinkoenergiaa pidetään yhä useammin yhtenä mahdollisena ratkaisuna maailmanlaajuiseen energiaongelmaan, kun maapallo kärsii fossiilisten polttoaineiden välittömästä loppumisesta ja polttoaineiden aiheuttamasta vakavasta saastumisesta. Aurinkokennot ovat realistinen tapa muuntaa aurinkoenergia käyttökelpoiseksi sähköenergiaksi monien aurinkoenergian tuotantotapojen joukossa. Ja kaikenlaisten aurinkokennojen joukossa kadmiumtelluridiaurinkokentoja on pitkään pidetty potentiaalisena vaihtoehtona luotettavien ja kohtuuhintaisten aurinkokennojen luomiseen.
Kiteisten piipohjaisten aurinkokennojen jälkeen kadmiumtelluridista valmistetut aurinkokennot ovat maailmanlaajuisesti käytetyin aurinkokennoteknologia. Perinteisille piipohjaisille aurinkokennoteknologioille on olemassa nopeita ja edullisia vaihtoehtoja CdTe-ohutkalvoaurinkokennoissa.
Kadmiumtelluridista (CdTe) valmistetuissa aurinkokennoissa käytetään puolijohde-kadmiumtelluridista valmistettuja ohutkalvokerroksia absorboituneen auringonvalon muuntamiseksi sähköksi. Kuparilla seostettu hiilipastakerros toimii pohjaelektrodina ja tinaoksidi (SnO2) tai kadmiumpohjainen tinaoksidi (II) toimii yläelektrodina (Cd2SnO4) . Kadmiumsulfidi (CdS) on sijoitettu yläkerroksen ja puolijohde-kadmiumtelluridin väliin.
Ovatko kalsium-aurinkokennot tehokkaita?
Kyllä, kalsium-aurinkokennot ovat tehokkaita. Vuodesta 2001 lähtien paras kennotehokkuus on vakiintunut noin 16.5 prosenttiin. Mahdollisuus tehostaa virtaa on lähes kokonaan hyödynnetty, mutta haastavampia liitoksen laatuun, CdTe-ominaisuuksiin ja kosketukseen liittyviä ongelmia ei ole ratkaistu yhtä menestyksekkäästi.
Kennojen tehokkuuden parantamiseksi CdTe:tä on seostettava paremmin ja olennaisia tuotantovaiheita, kuten kadmiumkloridin uudelleenkiteyttämistä ja kontaktointia, on ymmärrettävä paremmin. Koska CdTe:llä on ihanteellinen energiaväli yksiliitoskomponenteille, on loogista, että massatuotettujen CdTe-kennojen pitäisi pystyä saavuttamaan lähes yli 20 %:n hyötysuhteet (kuten on jo osoitettu CIS-seoksissa).
Mitkä ovat kalsium-aurinkokennojen edut?
Tässä on joitain kalsium-aurinkokennojen käytön etuja:
- Kahden erilaisen kadmiummolekyylimuodon, kadmiumsulfidin ja kadmiumtelluridin, ominaisuudet mahdollistavat aurinkoenergian muuntamisen sähköksi. Näin ollen valmistus yksinkertaistuu verrattuna työvaltaiseen prosessiin, jossa kaksi erilaista seostettua piitä yhdistetään piiaurinkopaneelissa käyttämällä vain molekyylien perusseosta haluttujen ominaisuuksien saavuttamiseksi.
- Kadmiumtelluridi sopii hyvin auringonpaisteeseen, koska se absorboi valoa aallonpituudella, joka on lähes täydellinen, jolloin se voi siepata energiaa lyhyemmillä aallonpituuksilla kuin piipaneelit pystyvät.
- Kadmiumia on runsaasti. Koska sitä valmistetaan muiden merkittävien teollisuusmetallien, mukaan lukien sinkin, sivutuotteena, sitä on runsaasti eikä siinä ole suuria hintavaihteluita, joita piin hinnat ovat kokeneet kahden edellisen vuoden aikana.
Lue myös: Mitä erilaisia aurinkolataussäätimiä on olemassa?
Mitkä ovat kalsium-aurinkokennojen haitat?
Pii-aurinkokennoihin verrattuna kadmiumtelluridi-aurinkopaneelien hyötysuhde on nyt 10.6 %, mikä on huomattavasti vähemmän tehokasta. Telluuria ei ole yhtä paljon kuin kadmiumia. Maankuoressa on vain 1–5 miljardia osaa telluuria (Te).
Yhdysvaltain geologian laitoksen mukaan maailmanlaajuinen telluurin tuotanto vuonna 2007 oli yhteensä 135 tonnia . Suurin osa siitä on kuparin sivutuotetta, ja pienempiä määriä on peräisin lyijystä ja kullasta.
Valmistettavien CdTe-aurinkopaneelien määrää rajoittaa lopulta telluurin saatavuus, sillä yhden gigawatin (GW) CdTe-aurinkopaneelien valmistukseen tarvittaisiin (nykyisillä hyötysuhteilla ja paksuuksilla) noin 93 tonnia.
Viime vuosina CdTe-aurinkokennojen tehokkuus on kasvanut hämmästyttävällä tavalla. Lopuksi huomattava määrä tieteellistä kirjallisuutta tukee tämän tekniikan poikkeuksellisen vähäistä ympäristövaikutusta.
Epäsuotuisatkin arvostelut osoittavat, kuinka epätavallista on, että rikkinäisissä moduuleissa huomattava määrä kadmiumia pääsee maaperään. Lisäksi kadmiumia ei altistuta talon tulipalon sattuessa. Lisäksi tämä fantastinen tekniikka on täysin puhdasta CdTe-moduulien täydellisen kierrätettävän luonteen ansiosta.
