L'energia solare è sempre più considerata una possibile soluzione al dilemma energetico globale, dato che il pianeta è minacciato dall'imminente esaurimento dei combustibili fossili e dal grave inquinamento da essi causato. Le celle solari rappresentano una soluzione concreta per trasformare l'energia solare in energia elettrica utilizzabile, tra i molti metodi per generare energia dal sole. Tra tutte le tipologie di celle solari, quelle al tellururo di cadmio sono da tempo considerate una valida opzione per la realizzazione di celle solari affidabili ed economiche.
Dopo le celle solari a base di silicio cristallino, le celle fotovoltaiche al tellururo di cadmio sono la tecnologia più diffusa a livello globale. Esistono alternative rapide ed economiche alle tradizionali tecnologie fotovoltaiche a base di silicio , rappresentate dalle celle fotovoltaiche a film sottile di CdTe.
Le celle solari a base di tellururo di cadmio (CdTe) utilizzano sottili strati di tellururo di cadmio semiconduttore per convertire la luce solare assorbita in energia. Uno strato di pasta di carbonio drogata con rame funge da elettrodo inferiore, mentre l'ossido di stagno (SnO2) o l'ossido stannoso a base di cadmio (Cd2SnO4) funge da elettrodo superiore . Il solfuro di cadmio (CdS) è posizionato tra lo strato superiore e il tellururo di cadmio semiconduttore.
Le celle solari al calcio sono efficienti?
Sì, le celle solari al calcio sono efficienti. Dal 2001, la migliore efficienza delle celle si è stabilizzata attorno al 16.5%. La possibilità di aumentare la corrente è stata sfruttata quasi interamente, ma i problemi più impegnativi relativi alla qualità della giunzione, alle caratteristiche del CdTe e al contatto non sono stati risolti con successo.
Per aumentare l'efficienza delle celle, il CdTe deve essere drogato meglio e le fasi di produzione essenziali, come la ricristallizzazione del cloruro di cadmio e la formazione dei contatti, devono essere comprese più a fondo. Poiché il CdTe possiede il band gap ideale per i dispositivi a giunzione singola, è logico che le celle in CdTe prodotte in serie dovrebbero essere in grado di raggiungere efficienze prossime o superiori al 20% (come già dimostrato nelle leghe CIS).
Quali sono i vantaggi delle celle solari al calcio?
Ecco alcuni vantaggi derivanti dall'utilizzo delle celle solari al calcio:
- Le caratteristiche di due diverse forme di molecole di cadmio, solfuro di cadmio e tellururo di cadmio, sono ciò che consente la conversione dell'energia solare in elettricità. Di conseguenza, la produzione è resa più semplice rispetto al processo laborioso di combinazione di due diversi tipi di silicio drogato in un pannello solare in silicio utilizzando solo una miscela di base di molecole per ottenere le qualità desiderate.
- Il tellururo di cadmio è un buon concorrente per la luce solare perché assorbe la luce a una lunghezza d'onda quasi perfetta, il che gli consente di catturare energia a lunghezze d'onda più corte rispetto ai pannelli in silicio.
- Il cadmio è abbondante. Poiché è prodotto come sottoprodotto di altri metalli industriali significativi, tra cui lo zinco, è abbondante e non subisce le grandi fluttuazioni di prezzo che hanno subito i prezzi del silicio negli ultimi due anni.
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Quali sono gli svantaggi delle celle solari al calcio?
Rispetto alle celle solari al silicio, i pannelli solari al tellururo di cadmio hanno ora un'efficienza del 10.6%, che è notevolmente meno efficiente. Il tellurio non è così abbondante come il cadmio. Ci sono solo da 1 a 5 parti per miliardo dell'elemento tellurio (Te) nella crosta terrestre.
Secondo l' USGS , la produzione globale di tellurio nel 2007 ha raggiunto le 135 tonnellate metriche . La maggior parte è un sottoprodotto del rame, mentre quantità minori provengono da piombo e oro.
La quantità di moduli fotovoltaici in CdTe che potranno essere prodotti sarà infine limitata dalla disponibilità di tellurio, che sarebbe necessaria per realizzare un gigawatt (GW) di moduli fotovoltaici in CdTe (con le attuali efficienze e spessori) richiederebbe circa 93 tonnellate metriche.
Negli ultimi anni, le celle solari CdTe hanno visto un sorprendente guadagno in termini di efficienza. Infine, un corpo significativo di letteratura scientifica supporta l'impatto ambientale eccezionalmente minimo di questa tecnologia.
Anche le recensioni sfavorevoli dimostrano quanto sia insolito che i moduli rotti abbiano una quantità significativa di cadmio che fuoriesce nel terreno. Inoltre, non ci sarà esposizione al cadmio in caso di incendio domestico. Inoltre, questa fantastica tecnologia è completamente pulita grazie alla natura completamente riciclabile dei moduli CdTe.
