Solenergi ses alltmer som en möjlig lösning på det globala energiproblemet i takt med att världen lider av den förestående utrotningen av fossila bränslen och den allvarliga förorening som orsakas av dessa bränslen. Solceller är ett realistiskt sätt att omvandla solenergi till användbar elektrisk energi bland de många sätten att generera energi från solen. Och bland alla typer av solceller har kadmiumtellurid-solceller länge setts som ett potentiellt alternativ för att skapa pålitliga och prisvärda solceller.
Efter kristallina kiselbaserade solceller är kadmiumtellurid-solceller den mest använda solcellstekniken globalt. Snabba och prisvärda alternativ till traditionella kiselbaserade solcellstekniker finns i form av CdTe-tunnfilmssolceller.
Solceller gjorda av kadmiumtellurid (CdTe) använder tunnfilmsskikt av halvledarmaterialet kadmiumtellurid för att omvandla absorberat solljus till energi. Ett lager av koppardopad kolpasta fungerar som bottenelektrod, och tennoxid (SnO2) eller tenn(II)oxid med en kadmiumbas fungerar som övre elektrod (Cd2SnO4) . Kadmiumsulfid (CdS) är placerad mellan det översta lagret och halvledarmaterialet kadmiumtellurid.
Är kalciumsolceller effektiva?
Ja, kalciumsolceller är effektiva. Sedan 2001 har den bästa celleffektiviteten stabiliserats runt 16.5 %. Möjligheten att öka strömmen har nästan helt utnyttjats, men mer utmanande problem relaterade till övergångskvalitet, CdTe-egenskaper och kontakt har inte lösts lika framgångsrikt.
För att öka celleffektiviteten måste CdTe dopas bättre, och viktiga produktionssteg som omkristallisering och kontakt av kadmiumklorid måste förstås bättre. Eftersom CdTe har det ideala bandgapet för enkelövergångskomponenter är det rimligt att anta att massproducerade CdTe-celler bör kunna uppnå effektiviteter som ligger nära över 20 % (vilket redan har visats i CIS-legeringar).
Vilka är fördelarna med kalciumsolceller?
Här är några fördelar med att använda kalciumsolceller:
- Egenskaperna hos två olika former av kadmiummolekyler, kadmiumsulfid och kadmiumtellurid, är det som möjliggör omvandling av solenergi till elektricitet. Följaktligen förenklas tillverkningen jämfört med den arbetsintensiva processen att kombinera två olika typer av dopat kisel i en kiselsolpanel genom att bara använda en grundläggande blandning av molekyler för att erhålla de önskade egenskaperna.
- Kadmiumtellurid passar bra till solsken eftersom det absorberar ljus vid en våglängd som är nästan perfekt, vilket gör att det kan fånga energi vid kortare våglängder än kiselpaneler kan.
- Kadmium finns i överflöd. Eftersom det tillverkas som en biprodukt av andra viktiga industrimetaller, inklusive zink, finns det i överflöd och upplever inte de stora prisfluktuationer som kiselpriserna har upplevt under de senaste två åren.
Läs också: Vilka olika typer av solcellsladdregulatorer finns det?
Vilka är nackdelarna med kalciumsolceller?
Jämfört med kiselsolceller har solpaneler av kadmiumtellurid nu en effektivitet på 10.6 %, vilket är betydligt mindre effektivt. Tellurium är inte lika rikligt förekommande som kadmium. Det finns bara 1 till 5 miljarddelar av grundämnet tellurium (Te) i jordskorpan.
Den globala tellurproduktionen år 2007 uppgick till 135 ton , enligt USGS . Majoriteten av detta är en biprodukt av koppar, med mindre mängder från bly och guld.
Mängden CdTe-PV-moduler som kan tillverkas kommer så småningom att begränsas av tillgången på tellur, vilket skulle behövas för att tillverka en gigawatt (GW) CdTe-PV-moduler (med nuvarande effektivitet och tjocklekar) vilket skulle kräva ungefär 93 ton.
Under senare år har CdTe-solceller sett en häpnadsväckande effektivitetsökning. Slutligen stöder en betydande mängd vetenskaplig litteratur denna tekniks exceptionellt minimala miljöpåverkan.
Även ogynnsamma recensioner visar hur ovanligt det är att trasiga moduler får en betydande mängd kadmium att läcka ut i jorden. Dessutom kommer det inte att ske någon kadmiumexponering vid en husbrand. Dessutom är denna fantastiska teknik helt ren tack vare CdTe-modulernas helt återvinningsbara natur.
