Солнечная энергия все чаще рассматривается как один из возможных ответов на глобальную энергетическую проблему, поскольку планета страдает от неизбежного истощения запасов ископаемого топлива и серьезного загрязнения окружающей среды, вызванного им. Солнечные элементы — это реалистичный способ преобразования солнечной энергии в полезную электрическую энергию среди множества способов получения энергии от солнца. И среди всех видов солнечных элементов солнечные элементы на основе теллурида кадмия уже давно рассматриваются как потенциальный вариант для создания надежных и доступных по цене солнечных элементов.
После солнечных элементов на основе кристаллического кремния, фотоэлектрические солнечные элементы на основе теллурида кадмия являются наиболее широко используемой технологией солнечных элементов в мире. Быстрые и доступные альтернативы традиционным кремниевым фотоэлектрическим технологиям существуют в виде тонкопленочных фотоэлектрических солнечных элементов на основе CdTe.
Солнечные элементы на основе теллурида кадмия (CdTe) используют тонкопленочные слои полупроводника теллурида кадмия для преобразования поглощенного солнечного света в энергию. В качестве нижнего электрода используется слой углеродной пасты, легированной медью, а в качестве верхнего электрода — оксид олова (SnO2) или оксид олова(II) на основе кадмия (Cd2SnO4) . Между верхним слоем и полупроводником теллурида кадмия расположен сульфид кадмия (CdS).
Эффективны ли кальциевые солнечные элементы?
Да, кальциевые солнечные элементы эффективны. С 2001 года наилучший КПД элемента стабилизировался на уровне 16.5%. Возможность усиления тока была почти полностью использована, но более сложные проблемы, связанные с качеством перехода, характеристиками CdTe и контактированием, не были решены столь успешно.
Для повышения эффективности элементов необходимо улучшить легирование CdTe, а также лучше понять основные этапы производства, такие как перекристаллизация хлорида кадмия и контактирование. Поскольку CdTe обладает идеальной шириной запрещенной зоны для однопереходных устройств, логично предположить, что элементы на основе CdTe, выпускаемые серийно, должны достигать эффективности, близкой к 20% и превышающей ее (как это уже было продемонстрировано в сплавах CIS).
Каковы преимущества кальциевых солнечных элементов?
Вот некоторые преимущества использования кальциевых солнечных элементов:
- Характеристики двух различных форм молекул кадмия, сульфида кадмия и теллурида кадмия, позволяют преобразовывать солнечную энергию в электричество. Соответственно, производство упрощается по сравнению с трудоемким процессом объединения двух различных видов легированного кремния в кремниевой солнечной панели, используя только базовую смесь молекул для получения желаемых качеств.
- Теллурид кадмия хорошо подходит для солнечного света, поскольку он поглощает свет на длине волны, близкой к идеальной, что позволяет ему улавливать энергию на более коротких длинах волн, чем это могут делать кремниевые панели.
- Кадмий в изобилии. Поскольку он производится как побочный продукт других важных промышленных металлов, включая цинк, он в изобилии и не испытывает больших колебаний цен, которые наблюдались в ценах на кремний в течение предыдущих двух лет.
Читайте также: Какие существуют типы контроллеров заряда для солнечных батарей?
Каковы недостатки кальциевых солнечных элементов?
По сравнению с кремниевыми солнечными элементами, солнечные панели на основе теллурида кадмия теперь имеют эффективность 10.6%, что значительно меньше. Теллур не так распространен, как кадмий. В земной коре содержится всего 1–5 частей на миллиард элемента теллура (Te).
Согласно данным Геологической службы США , мировое производство теллура в 2007 году составило 135 метрических тонн . Большая его часть приходится на медь в качестве побочного продукта, меньшие объемы — на свинец и золото.
Количество производимых фотоэлектрических модулей из CdTe в конечном итоге будет ограничено запасами теллура, для производства одного гигаватта (ГВт) таких модулей (при нынешней эффективности и толщине) потребуется примерно 93 метрические тонны.
В последние годы солнечные элементы CdTe демонстрируют поразительный рост эффективности. Наконец, значительный объем научной литературы подтверждает исключительно минимальное воздействие этой технологии на окружающую среду.
Даже неблагоприятные отзывы показывают, насколько необычно для сломанных модулей иметь значительное количество кадмия, выбрасываемого в почву. Кроме того, не будет никакого воздействия кадмия в случае пожара дома. Кроме того, эта фантастическая технология полностью чиста из-за полностью перерабатываемой природы модулей CdTe.
