Główny technologia

Urządzenie fotowoltaiczne z ogniwami słonecznymi z kadmem

Urządzenie fotowoltaiczne z ogniwami słonecznymi z kadmem
Urządzenie fotowoltaiczne z ogniwami słonecznymi z kadmem

Wideo: Ogniwa fotowoltaiczne i ogrzewanie elektryczne. Czy to się opłaca? 2024, Wrzesień

Wideo: Ogniwa fotowoltaiczne i ogrzewanie elektryczne. Czy to się opłaca? 2024, Wrzesień
Anonim

Ogniwo słoneczne z tellurku kadmu, zwane również cienkowarstwowym tellurkiem kadmu fotowoltaicznym lub tellurkiem kadmu, urządzenie fotowoltaiczne, które wytwarza energię elektryczną ze światła za pomocą cienkiej warstwy tellurku kadmu (CdTe). Ogniwa słoneczne CdTe różnią się od technologii fotowoltaicznej z krzemu krystalicznego tym, że wykorzystują mniejszą ilość półprzewodników - cienkich warstw - do przekształcania pochłoniętej energii świetlnej w elektrony. Chociaż ogniwa słoneczne CdTe są mniej wydajne niż urządzenia z krzemu krystalicznego, ich wytwarzanie może być tańsze, a technologia może potencjalnie przewyższyć krzem pod względem kosztu na kilowat zainstalowanej mocy. Chociaż technologie cienkowarstwowe mają niewielki udział w rynku urządzeń fotowoltaicznych, oczekuje się, że segment ten szybko wzrośnie, ponieważ istnieje duże zainteresowanie opracowaniem nowatorskich metod produkcji, które mogłyby odblokować korzyści skali.

Pierwszą opracowaną technologią cienkowarstwową był krzem amorficzny, w którym krzem był losowo osadzany na podłożu (w przeciwieństwie do regularnej sieci krystalicznej widocznej w kryształach płytek półprzewodnikowych). Ta technologia miała pewne problemy: proces osadzania krzemu na podłożu był czasochłonny i kosztowny, a ogniwa były nieefektywne. Technologia cienkowarstwowa CdTe jest około 11 procent bardziej wydajna niż amorficzny krzem, ponieważ jego pasmo wzbronione (energia potrzebna do wzbudzenia elektronu z atomu do stanu, w którym elektron może się swobodnie poruszać) wynosi 1,4 elektronowolta, a zatem bardzo dobrze dopasowuje się do spektrum słonecznego dobrze. Jest również znacznie bardziej sprzyjający produkcji masowej, ponieważ cienką warstwę CdTe można szybko osadzić na podłożu i jest to technologia o wysokiej wydajności. Każda komórka zawiera połączenie siarczku kadmu z domieszką n, znaną jako „warstwa okienna”, na wierzchu warstwy tellurku kadmu z domieszką p, znanej jako „absorber”. Przezroczysty przewodzący styk przedni pokrywa siarczek kadmu, podczas gdy CdTe styka się z przewodzącym podłożem na tylnej powierzchni.

Pomimo swojego potencjału przemysł elektroniczny podjął próbę usunięcia elementarnego kadmu z elektroniki osobistej, ponieważ kadm jest kumulatywną trucizną. W Europie przepisy dotyczące ograniczenia stosowania substancji niebezpiecznych (RoHS) są skuteczne w eliminowaniu kadmu z urządzeń elektronicznych ze względu na skutki zdrowotne. Kadm nie tylko stanowi zagrożenie dla zdrowia konsumentów, ale jest również niebezpieczny dla górników podczas wydobywania surowców, dla pracowników przetwarzających materiał i u kresu życia podczas usuwania.

Zwolennicy twierdzą, że kadm w postaci cienkowarstwowego ogniwa słonecznego jest bardziej stabilny i mniej rozpuszczalny niż w innych urządzeniach elektronicznych oraz że ryzyko dla zdrowia i środowiska byłoby niewielkie, ponieważ stopy są zamknięte w modułach. Pojawiły się jednak obawy dotyczące wymywania kadmu z uszkodzonych modułów. Ponadto, chociaż promowano, że recykling w zamkniętej pętli rozwiąże wszelkie obawy związane z usuwaniem po zakończeniu eksploatacji, krytycy podkreślają, że nawet systemy recyklingu w zamkniętej pętli nie odzyskują wszystkiego.