Enamikul tänapäeval maailma katuseid, põlde ja kõrbeid katvatel päikesepaneelidel on sama koostisosa: kristalliline räni.Toores polüränist valmistatud materjal on vormitud vahvliteks ja ühendatud päikesepatareideks – seadmeteks, mis muudavad päikesevalguse elektriks.Viimasel ajal on tööstuse sõltuvus sellest ainsast tehnoloogiast muutunud vastutustundlikuks.Tarneahela kitsaskohadaeglustavaduued päikesepatareid kogu maailmas.Peamised polüräni tarnijad Hiina Xinjiangi piirkonnas —süüdistatakse uiguuride sunnitöö kasutamises— neid ähvardavad USA kaubandussanktsioonid.
Õnneks pole kristalliline räni ainus materjal, mis võib aidata päikeseenergiat kasutada.Ameerika Ühendriikides töötavad teadlased ja tootjad kaadmiumtelluriidi päikesetehnoloogia tootmise laiendamise nimel.Kaadmiumtelluriid on "õhukese kilega" päikesepatarei tüüp ja nagu nimigi viitab, on see palju õhem kui traditsiooniline ränielement.Tänapäeval kaadmiumtelluriidi kasutavad paneelidtarnida umbes 40 protsentiUSA kommunaalteenuste turust ja umbes 5 protsenti ülemaailmsest päikeseenergia turust.Ja nad saavad kasu laiema päikeseenergiatööstuse vastutuulest.
"See on väga muutlik aeg, eriti kristalse räni tarneahela jaoks üldiselt," ütles Kelsey Goss, energianõustamisgrupi Wood Mackenzie päikeseuuringute analüütik."Kaadmiumtelluriidi tootjatel on suur potentsiaal järgmisel aastal suurema turuosa hõivamiseks."Ta märkis, et eriti kuna kaadmiumtelluriidi sektor on juba laienemas.
Juunis ütles päikeseenergia tootja First Solar, et see nii lähebinvesteerida 680 miljonit dollaritkolmandas kaadmiumtelluriidi päikesetehases Ohio loodeosas.Kui rajatis valmib, 2025. aastal suudab ettevõte toota piirkonnas 6 gigavati väärtuses päikesepaneele.Sellest piisab umbes 1 miljoni Ameerika kodu toiteks.Teine Ohios asuv päikeseenergia ettevõte Toledo Solar sisenes hiljuti turule ja toodab elamute katustele kaadmiumtelluriidpaneele.Ja juunis tegi USA energeetikaministeerium ja selle riiklik taastuvenergia labor ehk NRELkäivitas 20 miljoni dollari suuruse programmiet kiirendada teadusuuringuid ja laiendada kaadmiumtelluriidi tarneahelat.Programmi üks eesmärke on aidata isoleerida USA päikeseenergia turg ülemaailmsete tarnepiirangute eest.
NRELi ja First Solari (varem nimega Solar Cell Inc.) teadlased on alates 1990. aastate algusest töötanud koos, et välja töötadakaadmiumtelluriidi tehnoloogia.Kaadmium ja telluriid on vastavalt tsingimaakide sulatamise ja vase rafineerimise kõrvalsaadused.Kui räniplaadid ühendatakse rakkude valmistamiseks, siis kaadmium ja telluriidi kantakse õhukese kihina (umbes kümnendik juuksekarva läbimõõdust) klaasile koos muude elektrit juhtivate materjalidega.First Solar, praegu maailma suurim õhukeste kilede tootja, on tarninud paneele päikesepaneelide jaoks 45 riiki.
Sellel tehnoloogial on kristalse räni ees teatud eelised, ütles NREL-i teadlane Lorelle Mansfield.Näiteks õhukese kile protsess nõuab vähem materjale kui vahvlipõhine lähenemisviis.Õhukese kile tehnoloogia sobib hästi ka painduvate paneelide jaoks, näiteks seljakottide või droonide katmiseks või hoonete fassaadide ja akende sisse integreerimiseks.Oluline on see, et õhukesed kilepaneelid toimivad paremini kuumal temperatuuril, samas kui ränipaneelid võivad üle kuumeneda ja muutuvad elektri tootmisel vähem tõhusaks, ütles ta.
Kuid kristallilisel ränil on ülekaalus teistes valdkondades, näiteks nende keskmine tõhusus – see tähendab päikesevalguse protsenti, mille paneelid neelavad ja elektriks muundavad.Ajalooliselt on ränipaneelidel olnud suurem kasutegur kui kaadmiumtelluriidi tehnoloogial, kuigi vahe väheneb. Tänapäeva tööstuslikult toodetud ränipaneelid võivad saavutada18-22 protsenti, samas kui First Solar on teatanud oma uusimate kommertspaneelide keskmiseks efektiivsuseks 18 protsenti.
Peamine põhjus, miks räni on maailmaturul domineerinud, on siiski suhteliselt lihtne."See kõik taandub kuludele," ütles Goss."Päikeseenergia turgu juhib tavaliselt kõige odavam tehnoloogia."
Kristalliline räni maksab iga päikeseenergia vati tootmiseks umbes 0,24–0,25 dollarit, mis on vähem kui teistel kandidaatidel, ütles ta.First Solar ütles, et ta ei teata enam oma kaadmiumtelluriidpaneelide tootmise vati maksumusest, vaid et kulud on alates 2015. aastast, mil ettevõte on "oluliselt langenud".teatatud kulud 0,46 dollarit vati kohta— ja langeb igal aastal.Räni suhtelisel odavusel on mõned põhjused.Tooraine polüräni, mida kasutatakse ka arvutites ja nutitelefonides, on laiemalt kättesaadav ja odavam kui kaadmiumi ja telluriidi varud.Kuna ränipaneelide ja nendega seotud komponentide tehased on laienenud, on tehnoloogia valmistamise ja paigaldamise üldkulud vähenenud.Hiina valitsus on samuti tugevalttoetatud ja subsideeritudriigi räni päikeseenergia sektor — nii palju, etumbes 80 protsentimaailma päikeseenergia tootmise tarneahelast kulgeb nüüd läbi Hiina.
Paneelide hindade langus on põhjustanud ülemaailmse päikeseenergia buumi.Viimase kümnendi jooksul on kogu maailmas paigaldatud päikeseenergia võimsus kasvanud peaaegu kümme korda, umbes 74 000 megavatilt 2011. aastal peaaegu 714 000 megavatini 2020. aastal.vastavaltRahvusvaheline Taastuvenergia Agentuur.Ameerika Ühendriigid moodustavad umbes seitsmendiku maailma koguarvust ja praegu on päikeseenergiaüks suurimaid allikaidUSA-sse igal aastal paigaldatavast uuest elektrivõimsusest.
Kaadmiumtelluriidi ja muude õhukeste kiletehnoloogiate vati maksumus eeldatavasti väheneb tootmise laienedes.(First Solar ütlebet kui selle uus Ohio rajatis avatakse, pakub ettevõte kogu päikeseenergiaturu madalaimat vati hinda.) Kuid kulud pole ainus oluline mõõdik, nagu näitavad tööstuse praegused tarneahela probleemid ja tööjõuprobleemid.
First Solari tegevjuht Mark Widmar ütles, et ettevõtte kavandatud 680 miljoni dollari suurune laienemine on osa suurematest jõupingutustest ehitada üles isemajandav tarneahel ja "lahutada" USA päikesetööstus Hiinast.Kuigi kaadmiumtelluriidpaneelid ei kasuta polüräni, on First Solar tundnud, et tööstus seisab silmitsi muude väljakutsetega, näiteks pandeemiast tingitud mahajäämused merelaevanduses.Aprillis teatas First Solar investoritele, et ummikud Ameerika sadamates takistavad paneelide saadetisi Aasia rajatistest.USA toodangu suurendamine võimaldab ettevõttel oma paneelide saatmiseks kasutada teid ja raudteid, mitte kaubalaevu, ütles Widmar.Ja ettevõtte olemasolev päikesepaneelide ringlussevõtu programm võimaldab materjale mitu korda taaskasutada, vähendades veelgi sõltuvust välismaistest tarneahelatest ja toorainetest.
Samal ajal kui First Solar paneele välja müüb, jätkavad nii ettevõtte kui ka NREL-i teadlased kaadmiumtelluriidi tehnoloogia katsetamist ja täiustamist.2019. aastal partneridtöötas välja uue lähenemisemis hõlmab õhukese kilematerjalide "dopingut" vase ja klooriga, et saavutada veelgi suurem tõhusus.Selle kuu alguses NRELteatasid tulemused25-aastasest välikatsest oma välikäsitluses Goldenis, Colorados.12 paneelist koosnev kaadmiumtelluriidpaneelide rida töötas 88 protsendiga oma algsest efektiivsusest, mis on tugev tulemus üle kahe aastakümne õues seisnud paneeli puhul.NREL-i väljaande kohaselt on lagunemine kooskõlas sellega, mida ränisüsteemid teevad.
NREL-i teadlane Mansfield ütles, et eesmärk ei ole asendada kristallilist räni kaadmiumtelluriidiga ega muuta üht tehnoloogiat teisest paremaks."Ma arvan, et turul on koht neile kõigile ja neil kõigil on oma rakendused," ütles ta."Me tahame, et kogu energia läheks taastuvatele allikatele, seega vajame selle väljakutse lahendamiseks tõesti kõiki neid erinevaid tehnoloogiaid."
Postitusaeg: 17. september 2021