A legtöbb napelem, amely ma a világ háztetőit, mezőit és sivatagjait borítja, ugyanazt az összetevőt tartalmazza: kristályos szilíciumot.A nyers poliszilíciumból készült anyagot ostyákká formálják, és napelemekbe huzalozzák, amelyek a napfényt elektromos árammá alakítják át.Az utóbbi időben az iparág ettől az egyedülálló technológiától való függése egyfajta felelősséggé vált.Szűk keresztmetszetek az ellátási láncbanlassulnakúj napelem berendezések világszerte.Fő poliszilícium beszállítók Kína Hszincsiang régiójában —ujgurok kényszermunkájával vádolják– amerikai kereskedelmi szankciókkal néznek szembe.
Szerencsére nem a kristályos szilícium az egyetlen anyag, amely segíthet a napenergia hasznosításában.Az Egyesült Államokban tudósok és gyártók a kadmium-tellurid napelemes technológia gyártásának bővítésén dolgoznak.A kadmium-tellurid egyfajta „vékonyrétegű” napelem, és amint a név is sugallja, sokkal vékonyabb, mint egy hagyományos szilíciumelem.Ma kadmium-telluridot használó paneleka kínálat körülbelül 40 százalékaaz Egyesült Államok közüzemi piacának, és a globális napenergia-piac mintegy 5 százaléka.És hasznot húznak a szélesebb napenergia-iparral szembeni ellenszélből.
„Nagyon ingadozó időszak ez, különösen a kristályos szilícium ellátási láncban általában” – mondta Kelsey Goss, a Wood Mackenzie energiatanácsadó csoport napelemzője."Nagy lehetőség rejlik a kadmium-tellurid gyártók számára, hogy a következő évben nagyobb piaci részesedést szerezzenek."Különösen, mivel a kadmium-tellurid szektor már növekszik.
Júniusban a napelemeket gyártó First Solar azt mondta, hogy így lesz680 millió dollárt fektet beegy harmadik kadmium-tellurid napelemgyárban Ohio északnyugati részén.A létesítmény elkészültekor, 2025-ben a cég 6 gigawatt értékű napelemet tud majd gyártani a területen.Ez nagyjából 1 millió amerikai otthon ellátásához elegendő.Egy másik ohiói székhelyű napelemes cég, a Toledo Solar nemrég lépett be a piacra, és kadmium-tellurid paneleket gyárt lakossági háztetőkre.Júniusban pedig az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériuma és annak Nemzeti Megújuló Energia Laboratóriuma (NREL)20 millió dolláros programot indította kutatás felgyorsítása és a kadmium-tellurid ellátási láncának bővítése.A program egyik célja, hogy segítsen elszigetelni az Egyesült Államok napelemes piacát a globális ellátási korlátoktól.
Az NREL és a First Solar (korábban Solar Cell Inc.) kutatói az 1990-es évek eleje óta dolgoztak együtt a fejlesztésen.kadmium-tellurid technológia.A kadmium és a tellurid a cinkércek olvasztásának, illetve a réz finomításának melléktermékei.Míg a szilícium ostyákat egymáshoz huzalozzák, hogy sejteket készítsenek, addig a kadmiumot és a telluridot vékony rétegként – az emberi haj átmérőjének körülbelül egytizede – felvisszük egy üvegtáblára, más elektromosságvezető anyagokkal együtt.A First Solar, amely ma a világ legnagyobb vékonyréteg-gyártója, 45 országba szállított napelemes rendszerekhez szükséges paneleket.
A technológiának vannak bizonyos előnyei a kristályos szilíciummal szemben – mondta Lorelle Mansfield, az NREL tudósa.Például a vékonyréteg-eljárás kevesebb anyagot igényel, mint az ostyaalapú megközelítés.A vékonyréteg-technológia jól alkalmazható rugalmas panelekben is, például hátizsákokat vagy drónokat fedő, vagy épülethomlokzatokba és ablakokba integrált paneleknél.Fontos, hogy a vékonyrétegű panelek jobban teljesítenek meleg hőmérsékleten, míg a szilíciumpanelek túlmelegedhetnek, és kevésbé hatékonyak az áramtermelésben – mondta.
A kristályos szilícium azonban más területeken is felülkerekedik, például az átlagos hatásfokon – vagyis a napfény azon százalékában, amelyet a panelek elnyelnek és elektromossággá alakítanak.Történelmileg a szilícium panelek hatékonysága magasabb volt, mint a kadmium-tellurid technológia, bár a különbség egyre szűkül. A mai, iparilag előállított szilícium panelek hatékonysága a következő:18-22 százalék, míg a First Solar a legújabb kereskedelmi paneljei átlagosan 18 százalékos hatékonyságáról számolt be.
Ennek ellenére a fő ok, amiért a szilícium uralta a globális piacot, viszonylag egyszerű.„Minden a költségeken múlik” – mondta Goss."A napelem piacát általában a legolcsóbb technológia vezérli."
A kristályos szilícium körülbelül 0,24-0,25 dollárba kerül minden watt napenergia előállításához, ami kevesebb, mint a többi versenyző esetében.A First Solar azt mondta, hogy már nem jelenti be a kadmium-tellurid panelek gyártásának wattonkénti költségét, csupán azt, hogy a költségek „jelentősen csökkentek” 2015 óta, amikor a vállalatwattonkénti költsége 0,46 USD– és minden évben tovább csökken.A szilícium relatív olcsóságának néhány oka van.A számítógépekben és okostelefonokban is használt poliszilícium nyersanyag szélesebb körben elérhető és olcsóbb, mint a kadmium és a tellurid.Ahogy a szilíciumpaneleket és a kapcsolódó alkatrészeket gyártó gyárak bővültek, a technológia gyártási és telepítési összköltsége csökkent.A kínai kormány is erősentámogatott és támogatottaz ország szilícium napelem szektora – olyannyirakörülbelül 80 százalékA világ napelem-gyártás ellátási láncának lánca jelenleg Kínán keresztül fut.
A panelek költségeinek csökkenése vezérelte a globális napenergia-konjunktúrát.Az elmúlt évtizedben a világ teljes beépített napenergia-kapacitása közel tízszeresére nőtt, a 2011-es mintegy 74 000 megawattról 2020-ra közel 714 000 megawattra.alapjána Nemzetközi Megújuló Energia Ügynökség.Az Egyesült Államok a világ teljes energiafogyasztásának körülbelül egyhetedét adja, és jelenleg a napenergiaaz egyik legnagyobb forrásaz Egyesült Államokban évente telepített új villamosenergia-kapacitás.
A kadmium-tellurid és más vékonyréteg-technológiák wattonkénti költsége hasonlóképpen várhatóan csökkenni fog a gyártás bővülésével.(First Solar mondjahogy amikor új ohiói létesítménye megnyílik, a vállalat a legalacsonyabb wattonkénti költséget fogja nyújtani a teljes napenergia-piacon.) De nem a költség az egyetlen mérőszám, ami számít, amint azt az iparág jelenlegi ellátási láncával és munkaerővel kapcsolatos aggályai is világossá teszik.
Mark Widmar, a First Solar vezérigazgatója elmondta, hogy a cég tervezett 680 millió dolláros terjeszkedése egy nagyobb erőfeszítés része, amely egy önellátó ellátási lánc kiépítésére és az amerikai napenergia-ipar „leválasztására” irányul Kínától.Bár a kadmium-tellurid panelek nem használnak poliszilíciumot, a First Solar más kihívásokat is érzett, amelyekkel az iparnak szembe kell néznie, például a tengeri hajózási ágazatban a világjárvány okozta lemaradásokat.Áprilisban a First Solar közölte a befektetőkkel, hogy az amerikai kikötők zsúfoltsága akadályozza az ázsiai létesítményeiből érkező panelszállítmányokat.Az amerikai termelés növelése lehetővé teszi a vállalat számára, hogy utakat és vasutakat használjon paneljei szállításához, nem teherhajókat – mondta Widmar.A cég napelemeinek meglévő újrahasznosítási programja pedig lehetővé teszi az anyagok többszörös újrafelhasználását, tovább csökkentve ezzel a külföldi ellátási láncoktól és nyersanyagoktól való függőségét.
Miközben a First Solar paneleket bocsát ki, a vállalat és az NREL tudósai is folytatják a kadmium-tellurid technológia tesztelését és fejlesztését.2019-ben a partnerekúj megközelítést dolgozott kiEz magában foglalja a vékonyrétegű anyagok rézzel és klórral történő „dópolását” a még nagyobb hatékonyság elérése érdekében.A hónap elején NRELhirdette ki az eredményeketegy 25 éves helyszíni tesztet a coloradói Goldenben található szabadtéri létesítményében.A 12 panelből álló kadmium-tellurid panelek az eredeti hatásfok 88 százalékán működtek, ami erős eredmény egy több mint két évtizede kint ülő panel esetében.Az NREL közleménye szerint a lebomlás „összhangban van azzal, amit a szilícium rendszerek csinálnak”.
Mansfield, az NREL tudósa szerint nem az a cél, hogy a kristályos szilíciumot kadmium-telluriddal cseréljék le, vagy hogy az egyik technológia jobb legyen a másiknál.„Úgy gondolom, hogy mindegyiknek megvan a helye a piacon, és mindegyiküknek megvan a maga alkalmazása” – mondta.„Azt akarjuk, hogy minden energia megújuló forrásokhoz jusson, ezért valóban szükségünk van ezekre a különféle technológiákra, hogy megfeleljünk ennek a kihívásnak.”
Feladás időpontja: 2021.09.17