Bugün dünyanın çatılarını, tarlalarını ve çöllerini kaplayan güneş panellerinin çoğu aynı bileşeni paylaşıyor: kristal silikon. Ham polisilikondan yapılan malzeme, levhalar halinde şekillendiriliyor ve güneş ışığını elektriğe dönüştüren cihazlar olan güneş pillerine bağlanıyor. Son zamanlarda endüstrinin bu eşsiz teknolojiye bağımlılığı bir tür sorumluluk haline geldi. Tedarik zinciri darboğazlarıyavaşlıyordünya çapında yeni güneş enerjisi kurulumları. Çin'in Sincan bölgesindeki başlıca polisilikon tedarikçileri —Uygurları zorla çalıştırmakla suçlanıyor- ABD'nin ticari yaptırımlarıyla karşı karşıyalar.
Neyse ki güneş enerjisinden yararlanmaya yardımcı olabilecek tek malzeme kristal silikon değil. Amerika Birleşik Devletleri'nde bilim adamları ve üreticiler kadmiyum tellür güneş enerjisi teknolojisinin üretimini genişletmek için çalışıyorlar. Kadmiyum tellür bir tür “ince film” güneş pilidir ve adından da anlaşılacağı gibi geleneksel silikon pillerden çok daha incedir. Günümüzde kadmiyum tellür kullanılan panelleryaklaşık yüzde 40'ını tedarik ediyorABD kamu hizmeti ölçeğindeki pazarın ve küresel güneş enerjisi pazarının yaklaşık yüzde 5'inin. Ve daha geniş güneş enerjisi endüstrisinin karşı karşıya olduğu ters rüzgarlardan faydalanacaklar.
Enerji danışmanlık grubu Wood Mackenzie'nin güneş enerjisi araştırma analisti Kelsey Goss, "Özellikle genel olarak kristal silikon tedarik zinciri için çok değişken bir dönem" dedi. "Kadmiyum tellür üreticilerinin önümüzdeki yıl daha fazla pazar payı almaları için büyük bir potansiyel var." Özellikle kadmiyum tellür sektörünün halihazırda büyümekte olduğunu belirtti.
Haziran ayında güneş enerjisi üreticisi First Solar,680 milyon dolar yatırımOhio'nun kuzeybatısındaki üçüncü bir kadmiyum tellür güneş enerjisi fabrikasında. Tesis 2025 yılında tamamlandığında şirket bölgede 6 gigawatt değerinde güneş paneli üretebilecek. Bu yaklaşık 1 milyon Amerikan evinin elektriğini sağlamaya yetiyor. Ohio merkezli bir başka güneş enerjisi firması olan Toledo Solar, yakın zamanda pazara girdi ve konut çatıları için kadmiyum tellür paneller üretiyor. Ve Haziran ayında, ABD Enerji Bakanlığı ve Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı veya NREL,20 milyon dolarlık bir program başlattıaraştırmayı hızlandırmak ve kadmiyum tellür tedarik zincirini büyütmek. Programın amaçlarından biri ABD güneş enerjisi pazarının küresel arz kısıtlamalarından korunmasına yardımcı olmaktır.
NREL ve daha önce Solar Cell Inc. olarak adlandırılan First Solar'daki araştırmacılar, 1990'ların başından bu yana, Solar Cell Inc.'i geliştirmek için birlikte çalışıyorlar.kadmiyum tellür teknolojisi. Kadmiyum ve tellür, sırasıyla çinko cevherlerinin eritilmesinin ve bakırın rafine edilmesinin yan ürünleridir. Silikon plakalar hücre yapmak için birbirine bağlanırken, kadmiyum ve tellür, diğer elektrik ileten malzemelerle birlikte bir cam levhaya ince bir tabaka (insan saçı çapının yaklaşık onda biri) halinde uygulanır. Şu anda dünyanın en büyük ince film üreticisi olan First Solar, 45 ülkede güneş enerjisi kurulumları için paneller tedarik ediyor.
NREL bilim insanı Lorelle Mansfield, teknolojinin kristal silikona göre bazı avantajları olduğunu söyledi. Örneğin ince film prosesi, levha bazlı yaklaşıma göre daha az malzeme gerektirir. İnce film teknolojisi ayrıca sırt çantalarını veya drone'ları kaplayan veya bina cephelerine ve pencerelerine entegre edilen esnek panellerde kullanıma da çok uygundur. Daha da önemlisi, ince film paneller yüksek sıcaklıklarda daha iyi performans gösterirken, silikon paneller aşırı ısınabilir ve elektrik üretiminde daha az verimli hale gelebilir, dedi.
Ancak kristal silikon diğer alanlarda, örneğin ortalama verimlilikte (panellerin emdiği ve elektriğe dönüştürdüğü güneş ışığının yüzdesi) üstünlük sağlıyor. Geçmişte silikon paneller, kadmiyum tellür teknolojisinden daha yüksek verimliliğe sahipti, ancak aradaki fark daralıyor. Günümüzün endüstriyel olarak üretilen silikon panelleri, kadmiyum tellür teknolojisinden daha yüksek verimliliğe sahip.Yüzde 18 ila 22First Solar ise en yeni ticari panelleri için ortalama yüzde 18 verimlilik bildirdi.
Yine de silikonun küresel pazara hakim olmasının ana nedeni nispeten basittir. Goss, "Her şey maliyete bağlı" dedi. “Güneş enerjisi piyasası büyük ölçüde en ucuz teknoloji tarafından yönlendirilme eğiliminde.”
Kristalin silikonun her bir watt güneş enerjisi üretme maliyetinin yaklaşık 0,24 ila 0,25 dolar arasında olduğunu ve bunun diğer rakiplerden daha az olduğunu söyledi. First Solar, artık kadmiyum tellür panellerini üretmenin watt başına maliyetini raporlamadığını, yalnızca maliyetlerin şirketin 2015'ten bu yana "önemli ölçüde düştüğünü" söyledi.watt başına 0,46 dolar maliyet bildirdi- ve her yıl düşmeye devam ediyor. Silikonun göreceli ucuzluğunun birkaç nedeni vardır. Bilgisayarlarda ve akıllı telefonlarda da kullanılan polisilikon hammaddesi, kadmiyum ve tellür tedariklerinden daha yaygın ve ucuzdur. Silikon paneller ve ilgili bileşenlerin fabrikaları büyüdükçe, teknolojinin yapım ve kurulumunun genel maliyetleri azaldı. Çin hükümeti de ağır bir şekildedesteklenen ve sübvanse edilenülkenin silikon güneş enerjisi sektörü - o kadar kiyaklaşık yüzde 80Dünyanın güneş enerjisi üretimi tedarik zincirinin büyük bir kısmı artık Çin üzerinden geçiyor.
Düşen panel maliyetleri küresel güneş enerjisi patlamasını tetikledi. Son on yılda dünyanın toplam kurulu güneş enerjisi kapasitesi neredeyse on kat arttı; 2011'de yaklaşık 74.000 megavattan 2020'de yaklaşık 714.000 megavat'a çıktı.buna göreUluslararası Yenilenebilir Enerji Ajansı. Amerika Birleşik Devletleri dünya toplamının yaklaşık yedide birini oluşturuyor ve güneş artıken büyük kaynaklardan biriABD'de her yıl yeni elektrik kapasitesi kuruluyor.
Kadmiyum tellür ve diğer ince film teknolojilerinin watt başına maliyetinin de üretim genişledikçe benzer şekilde azalması bekleniyor. (İlk Güneş diyorOhio'daki yeni tesisi açıldığında şirket tüm güneş enerjisi pazarında watt başına en düşük maliyeti sunacak.) Ancak endüstrinin mevcut tedarik zinciri sorunları ve işgücü kaygılarının da açıkça ortaya koyduğu gibi, önemli olan tek ölçü maliyet değil.
First Solar'ın CEO'su Mark Widmar, şirketin planladığı 680 milyon dolarlık genişlemenin, kendi kendine yeten bir tedarik zinciri inşa etme ve ABD güneş enerjisi endüstrisini Çin'den ayırmaya yönelik daha büyük bir çabanın parçası olduğunu söyledi. Kadmiyum tellür paneller herhangi bir polisilikon kullanmasa da First Solar, deniz taşımacılığı endüstrisinde pandeminin neden olduğu birikmeler gibi sektörün karşı karşıya olduğu başka zorlukları da hissetti. Nisan ayında First Solar, yatırımcılara Amerikan limanlarındaki sıkışıklığın Asya'daki tesislerinden yapılan panel sevkiyatlarını engellediğini söyledi. Widmar, ABD'deki üretimin artmasının şirketin panellerini taşımak için kargo gemileri yerine karayollarını ve demiryollarını kullanmasına olanak tanıyacağını söyledi. Şirketin güneş panellerine yönelik mevcut geri dönüşüm programı, malzemelerin birçok kez yeniden kullanılmasına olanak tanıyarak yabancı tedarik zincirlerine ve hammaddelere olan bağımlılığını daha da azaltıyor.
First Solar paneller üretirken, hem şirketteki hem de NREL'deki bilim insanları kadmiyum tellür teknolojisini test etmeye ve geliştirmeye devam ediyor. 2019 yılında ortaklaryeni bir yaklaşım geliştirdiBu, daha da yüksek verimlilik elde etmek için ince film malzemelerinin bakır ve klor ile "katkılanmasını" içerir. Bu ayın başında NRELsonuçları açıkladıGolden, Colorado'daki açık hava tesisinde 25 yıllık bir saha testinin sonuçları. 12 panelli kadmiyum tellür panel dizisi, orijinal verimliliğinin yüzde 88'inde çalışıyordu; bu, yirmi yılı aşkın süredir dışarıda duran bir panel için güçlü bir sonuçtu. NREL açıklamasına göre bozulma "silikon sistemlerinin yaptıklarıyla aynı doğrultuda".
NREL bilim adamı Mansfield, amacın kristalin silikonu kadmiyum tellür ile değiştirmek veya bir teknolojiyi diğerine üstün kılmak olmadığını söyledi. "Bence piyasada hepsine yer var ve her birinin kendi uygulamaları var" dedi. "Tüm enerjinin yenilenebilir kaynaklara gitmesini istiyoruz, dolayısıyla bu zorluğun üstesinden gelmek için bu farklı teknoloji türlerinin hepsine gerçekten ihtiyacımız var."
Gönderim zamanı: 17 Eylül 2021