Κύριος τεχνολογία

Φωτοβολταϊκή συσκευή ηλιακών κυττάρων τελλουριούχου καδμίου

Φωτοβολταϊκή συσκευή ηλιακών κυττάρων τελλουριούχου καδμίου
Φωτοβολταϊκή συσκευή ηλιακών κυττάρων τελλουριούχου καδμίου
Anonim

Ηλιακό κύτταρο Telluride Cadmium, που ονομάζεται επίσης φωτοβολταϊκό Telluride Cadmium ή λεπτό φιλμ Telluride Cadmium, μια φωτοβολταϊκή συσκευή που παράγει ηλεκτρισμό από το φως χρησιμοποιώντας μια λεπτή μεμβράνη τελλουριούχου καδμίου (CdTe). Τα ηλιακά κύτταρα CdTe διαφέρουν από τις τεχνολογίες κρυσταλλικού πυριτίου, καθώς χρησιμοποιούν μικρότερη ποσότητα ημιαγωγού - μια λεπτή μεμβράνη - για τη μετατροπή της απορροφούμενης φωτεινής ενέργειας σε ηλεκτρόνια. Αν και τα ηλιακά κύτταρα CdTe είναι λιγότερο αποδοτικά από τις κρυσταλλικές συσκευές πυριτίου, μπορεί να είναι φθηνότερα στην παραγωγή τους και η τεχνολογία έχει τη δυνατότητα να ξεπεράσει το πυρίτιο όσον αφορά το κόστος ανά κιλοβάτ εγκατεστημένης χωρητικότητας. Παρόλο που οι τεχνολογίες λεπτής μεμβράνης αντιπροσωπεύουν ένα μικρό μερίδιο της αγοράς φωτοβολταϊκών συσκευών, αυτό το τμήμα αναμένεται να αναπτυχθεί γρήγορα, καθώς υπάρχει μεγάλο ενδιαφέρον για την ανάπτυξη νέων μεθόδων παραγωγής που θα μπορούσαν να ξεκλειδώσουν οικονομίες κλίμακας.

Η πρώτη τεχνολογία λεπτής μεμβράνης που αναπτύχθηκε ήταν άμορφο πυρίτιο, όπου το πυρίτιο εναποτέθηκε τυχαία σε ένα υπόστρωμα (σε αντίθεση με το κανονικό κρυσταλλικό πλέγμα που φαίνεται στους κρυστάλλους γκοφρέτας). Αυτή η τεχνολογία είχε κάποια προβλήματα: η διαδικασία απόθεσης του πυριτίου στο υπόστρωμα ήταν χρονοβόρα και δαπανηρή και τα κύτταρα ήταν αναποτελεσματικά. Η τεχνολογία λεπτής μεμβράνης CdTe είναι περίπου 11% πιο αποτελεσματική από το άμορφο πυρίτιο, καθώς το διάκενο ζώνης του (η ενέργεια που απαιτείται για να διεγείρει ένα ηλεκτρόνιο από το άτομο του σε μια κατάσταση όπου το ηλεκτρόνιο μπορεί να κινείται ελεύθερα) είναι 1,4 ηλεκτρονίων βολτ και έτσι ταιριάζει πολύ με το ηλιακό φάσμα Καλά. Είναι επίσης πολύ πιο ευνοϊκό για τη μαζική παραγωγή, καθώς το λεπτό φιλμ CdTe μπορεί να εναποτεθεί γρήγορα στο υπόστρωμα και είναι μια τεχνολογία υψηλής απόδοσης. Κάθε κύτταρο περιλαμβάνει έναν σύνδεσμο σουλφιδίου καδμίου με ντοπαρισμένο, γνωστό ως «στρώμα παραθύρου», πάνω από ένα στρώμα τελοριδίου καδμίου με προσβολή ν, γνωστό ως «απορροφητής». Μια διαφανής αγώγιμη μπροστινή επαφή καλύπτει το θειούχο κάδμιο, ενώ το CdTe έρχεται σε επαφή με ένα αγώγιμο υπόστρωμα πίσω επιφάνειας.

Παρά τις δυνατότητές του, η βιομηχανία ηλεκτρονικών έχει προχωρήσει για να προσπαθήσει να αφαιρέσει στοιχειώδες κάδμιο από τα προσωπικά ηλεκτρονικά, επειδή το κάδμιο είναι ένα σωρευτικό δηλητήριο. Στην Ευρώπη, η νομοθεσία περί περιορισμού των επικίνδυνων ουσιών (RoHS) υπήρξε ισχυρή στην εξάλειψη του καδμίου από ηλεκτρονικές συσκευές λόγω επιπτώσεων στην υγεία. Το κάδμιο όχι μόνο αποτελεί κίνδυνο για την υγεία των καταναλωτών, αλλά είναι επίσης επικίνδυνο για τους ανθρακωρύχους κατά την εξαγωγή των πρώτων υλών, για τους εργαζόμενους που επεξεργάζονται το υλικό και στο τέλος της ζωής τους κατά τη διάθεση.

Οι υποστηρικτές ισχυρίζονται ότι το κάδμιο με τη μορφή ενός ηλιακού στοιχείου λεπτής μεμβράνης είναι πιο σταθερό και λιγότερο διαλυτό από ότι σε άλλα ηλεκτρονικά και ότι θα υπήρχε μικρός κίνδυνος για την υγεία και το περιβάλλον, καθώς τα κράματα ενθυλακώνονται μέσα στις μονάδες. Ωστόσο, υπήρξαν ανησυχίες σχετικά με την έκπλυση καδμίου από σπασμένα δομοστοιχεία. Επιπλέον, παρόλο που έχει προωθηθεί ότι η ανακύκλωση κλειστού βρόχου θα αντιμετωπίσει τυχόν ανησυχίες σχετικά με τη διάθεση στο τέλος του κύκλου ζωής τους, οι επικριτές επισημαίνουν ότι ακόμη και τα συστήματα ανακύκλωσης κλειστού βρόχου δεν ανακτούν τα πάντα.