Majoritatea panourilor solare care acoperă acoperișurile, câmpurile și deșerturile lumii de astăzi au același ingredient: siliciul cristalin.Materialul, realizat din polisiliciu brut, este modelat în napolitane și conectat în celule solare, dispozitive care transformă lumina soarelui în electricitate.Recent, dependența industriei de această tehnologie singulară a devenit o problemă.Blocajele lanțului de aprovizionareîncetinescinstalații solare noi în întreaga lume.Principalii furnizori de polisiliciu în regiunea Xinjiang din China —acuzat că folosește munca forțată din uiguri— se confruntă cu sancțiuni comerciale americane.
Din fericire, siliciul cristalin nu este singurul material care poate ajuta la valorificarea energiei soarelui.În Statele Unite, oamenii de știință și producătorii lucrează pentru a extinde producția de tehnologie solară cu telurura de cadmiu.Telurura de cadmiu este un tip de celulă solară cu „peliculă subțire” și, după cum sugerează și numele, este mult mai subțire decât o celulă tradițională de siliciu.Astăzi, panouri care folosesc telurura de cadmiufurnizează aproximativ 40 la sutădin piața de utilități din SUA și aproximativ 5% din piața solară globală.Și vor beneficia de vânturile în contra cu care se confruntă industria solară mai largă.
„Este un moment foarte volatil, în special pentru lanțul de aprovizionare cu siliciu cristalin în general”, a spus Kelsey Goss, analist de cercetare solară pentru grupul de consultanță energetică Wood Mackenzie.„Există un mare potențial pentru producătorii de telururi de cadmiu de a lua mai multă cotă de piață în anul viitor.”Mai ales, a remarcat ea, deoarece sectorul telururii de cadmiu este deja în creștere.
În iunie, producătorul de energie solară First Solar a spus că o va faceinvestesc 680 de milioane de dolariîntr-o a treia fabrică solară de telură de cadmiu din nord-vestul Ohio.Când instalația va fi terminată, în 2025, compania va putea produce panouri solare în valoare de 6 gigawați în zonă.Este suficient pentru a alimenta aproximativ 1 milion de case americane.O altă firmă solară din Ohio, Toledo Solar, a intrat recent pe piață și produce panouri cu telurura de cadmiu pentru acoperișurile rezidențiale.Și în iunie, Departamentul de Energie al SUA și Laboratorul său național de energie regenerabilă, sau NREL,a lansat un program de 20 de milioane de dolaripentru a accelera cercetarea și a crește lanțul de aprovizionare pentru telurura de cadmiu.Unul dintre obiectivele programului este de a ajuta la izolarea pieței solare din SUA de constrângerile globale de aprovizionare.
Cercetătorii de la NREL și First Solar, denumit anterior Solar Cell Inc., au lucrat împreună de la începutul anilor 1990 pentru a dezvoltatehnologia telururilor de cadmiu.Cadmiul și telurura sunt produse secundare ale topirii minereurilor de zinc și, respectiv, rafinării cuprului.În timp ce plachetele de siliciu sunt conectate împreună pentru a face celule, cadmiul și telurura sunt aplicate ca un strat subțire - aproximativ o zecime din diametrul unui păr uman - pe un panou de sticlă, împreună cu alte materiale conductoare de electricitate.First Solar, acum cel mai mare producător de pelicule subțiri din lume, a furnizat panouri pentru instalații solare în 45 de țări.
Tehnologia are anumite avantaje față de siliciul cristalin, a spus cercetătorul NREL Lorelle Mansfield.De exemplu, procesul de film subțire necesită mai puține materiale decât abordarea pe bază de plachetă.Tehnologia filmului subțire este, de asemenea, potrivită pentru utilizarea în panouri flexibile, cum ar fi cele care acoperă rucsacuri sau drone sau sunt integrate în fațadele și ferestrele clădirilor.Important este că panourile cu film subțire funcționează mai bine la temperaturi ridicate, în timp ce panourile de siliciu se pot supraîncălzi și devin mai puțin eficiente în generarea de energie electrică, a spus ea.
Dar siliciul cristalin are mâna de sus în alte domenii, cum ar fi eficiența lor medie - adică procentul de lumină solară pe care panourile îl absorb și îl transformă în electricitate.Din punct de vedere istoric, panourile de siliciu au avut eficiențe mai mari decât tehnologia cu telurura de cadmiu, deși decalajul se reduce. Panourile de siliciu produse în mod industrial de astăzi pot atinge eficiențe de18 până la 22 la sută, în timp ce First Solar a raportat o eficiență medie de 18% pentru cele mai noi panouri comerciale.
Totuși, principalul motiv pentru care siliciul a dominat piața globală este relativ simplu.„Totul se reduce la cost”, a spus Goss.„Piața solară tinde să fie puternic condusă de cea mai ieftină tehnologie.”
Siliciul cristalin costă între 0,24 și 0,25 dolari pentru a produce fiecare watt de energie solară, ceea ce este mai puțin decât alți concurenți, a spus ea.First Solar a spus că nu mai raportează costul pe watt pentru producerea panourilor sale cu telurura de cadmiu, doar că costurile au „scăzut semnificativ” din 2015 – când companiacosturi raportate de 0,46 USD per watt— și continuă să scadă în fiecare an.Există câteva motive pentru ieftinitatea relativă a siliciului.Materia primă polisiliciul, care este folosită și în computere și smartphone-uri, este mai disponibilă și mai ieftină decât livrările de cadmiu și telurura.Pe măsură ce fabricile de panouri de siliciu și componente aferente s-au extins, costurile totale de realizare și instalare a tehnologiei au scăzut.Guvernul chinez are, de asemenea, foarte multsprijinite si subventionatesectorul solar de siliciu al țării — atât de mult încâtaproximativ 80 la sutădin lanțul mondial de aprovizionare a producției solare trece acum prin China.
Scăderea costurilor panourilor a determinat boom-ul solar global.În ultimul deceniu, capacitatea solară totală instalată a lumii a înregistrat o creștere de aproape zece ori, de la aproximativ 74.000 de megawați în 2011 la aproape 714.000 de megawați în 2020,conformAgenția Internațională pentru Energie Regenerabilă.Statele Unite reprezintă aproximativ o șapte din totalul mondial, iar solarul este acumuna dintre cele mai mari sursea noii capacități de energie electrică instalată în SUA în fiecare an.
Costul pe watt al telururii de cadmiu și al altor tehnologii cu film subțire este de așteptat să scadă în mod similar pe măsură ce producția se extinde.(First Solar spunecă atunci când noua sa unitate din Ohio se va deschide, compania va oferi cel mai mic cost pe watt de pe întreaga piață solară.) Dar costul nu este singurul indicator care contează, așa cum arată clar problemele actuale ale industriei legate de lanțul de aprovizionare și preocupările privind forța de muncă.
Mark Widmar, CEO First Solar, a declarat că extinderea planificată a companiei cu 680 de milioane de dolari face parte dintr-un efort mai amplu de a construi un lanț de aprovizionare autosuficient și de a „decupla” industria solară din SUA de China.Deși panourile cu telurura de cadmiu nu folosesc polisiliciu, First Solar a simțit alte provocări cu care se confruntă industria, cum ar fi restanțe induse de pandemie în industria de transport maritim.În aprilie, First Solar le-a spus investitorilor că aglomerația din porturile americane bloca transporturile de panouri de la unitățile sale din Asia.Creșterea producției din SUA va permite companiei să folosească drumurile și căile ferate pentru a-și expedia panourile, nu navele de marfă, a spus Widmar.Și programul de reciclare existent al companiei pentru panourile solare îi permite să refolosească materialele de mai multe ori, reducând și mai mult dependența de lanțurile de aprovizionare și de materii prime străine.
Pe măsură ce First Solar produce panouri, oamenii de știință atât de la companie, cât și de la NREL continuă să testeze și să îmbunătățească tehnologia telururii de cadmiu.În 2019, parteneriidezvoltat o nouă abordarecare implică „doparea” materialelor cu peliculă subțire cu cupru și clor pentru a obține eficiențe și mai mari.La începutul acestei luni, NRELa anunțat rezultatelea unui test pe teren de 25 de ani la instalația sa în aer liber din Golden, Colorado.O serie de 12 panouri de telurură de cadmiu funcționa la 88% din eficiența sa inițială, un rezultat puternic pentru un panou care a stat afară de peste două decenii.Degradarea „este în conformitate cu ceea ce fac sistemele de siliciu”, conform lansării NREL.
Mansfield, om de știință NREL, a spus că scopul nu este de a înlocui siliciul cristalin cu telurura de cadmiu sau de a stabili o tehnologie ca fiind superioară celeilalte.„Cred că există un loc pentru toți pe piață și fiecare are aplicațiile lor”, a spus ea.„Vrem ca toată energia să meargă către surse regenerabile, așa că avem nevoie cu adevărat de toate aceste tipuri diferite de tehnologie pentru a face față acestei provocări.”
Ora postării: 17-sept-2021