Hoofd technologie

Cadmium telluride zonnecel fotovoltaïsch apparaat

Cadmium telluride zonnecel fotovoltaïsch apparaat
Cadmium telluride zonnecel fotovoltaïsch apparaat
Anonim

Cadmium telluride zonnecel, ook wel cadmium telluride fotovoltaïsche of cadmium telluride dunne film genoemd, een fotovoltaïsch apparaat dat elektriciteit uit licht produceert door een dunne laag cadmiumtelluride (CdTe) te gebruiken. CdTe-zonnecellen verschillen van fotovoltaïsche technologieën van kristallijn silicium doordat ze een kleinere hoeveelheid halfgeleider - een dunne film - gebruiken om geabsorbeerde lichtenergie om te zetten in elektronen. Hoewel CdTe-zonnecellen minder efficiënt zijn dan kristallijne silicium-apparaten, kunnen ze goedkoper zijn om te produceren en heeft de technologie het potentieel om silicium te overtreffen in termen van kosten per kilowatt geïnstalleerde capaciteit. Hoewel dunne-filmtechnologieën een klein deel van de markt in fotovoltaïsche apparaten vertegenwoordigen, zal dit segment naar verwachting snel groeien, omdat er veel belangstelling is voor het ontwikkelen van nieuwe productiemethoden die schaalvoordelen zouden kunnen ontsluiten.

De eerste te ontwikkelen dunne-filmtechnologie was amorf silicium, waarbij silicium willekeurig op een substraat werd afgezet (in tegenstelling tot het reguliere kristalrooster dat in waferkristallen wordt gezien). Deze technologie had enkele problemen: het afzetten van het silicium op het substraat was tijdrovend en duur en de cellen waren inefficiënt. CdTe dunne-filmtechnologie is ongeveer 11 procent efficiënter dan amorf silicium, aangezien de band gap (de energie die nodig is om een ​​elektron uit zijn atoom te exciteren in een toestand waarin het elektron vrij kan bewegen) 1,4 elektronvolt is en dus overeenkomt met het zonnespectrum zeer goed. Het is ook veel gunstiger voor massaproductie, omdat de CdTe dunne film snel op het substraat kan worden aangebracht en een high-throughput-technologie is. Elke cel omvat een verbinding van n-gedoteerd cadmiumsulfide, bekend als de "vensterlaag", bovenop een p-gedoteerde laag van cadmiumtelluride, bekend als de "absorber". Een transparant geleidend frontcontact bedekt het cadmiumsulfide, terwijl de CdTe in contact staat met een geleidend substraat aan de achterkant.

Ondanks zijn potentieel is de elektronica-industrie verhuisd om te proberen elementair cadmium uit persoonlijke elektronica te verwijderen, omdat cadmium een ​​cumulatief gif is. In Europa is de wetgeving inzake beperking van gevaarlijke stoffen (RoHS) krachtig geweest bij het elimineren van cadmium uit elektronische apparaten vanwege gezondheidseffecten. Cadmium vormt niet alleen een gezondheidsrisico voor de consument, maar is ook gevaarlijk voor mijnwerkers tijdens de winning van de grondstoffen, voor werknemers die het materiaal verwerken en aan het einde van hun levensduur tijdens de verwijdering.

Voorstanders beweren dat cadmium in de vorm van een dunnefilm-zonnecel stabieler en minder oplosbaar is dan in andere elektronica en dat er weinig risico's zijn voor de gezondheid en het milieu, aangezien de legeringen zijn ingekapseld in de modules. Er zijn echter zorgen geweest over de uitloging van cadmium uit gebroken modules. Hoewel wordt gepromoot dat recycling met gesloten kring alle zorgen over verwijdering op het einde van de levensduur zou wegnemen, benadrukken critici dat zelfs gesloten kringloopsystemen niet alles terugwinnen.