Günümüzde dünyanın çatılarını, tarlalarını ve çöllerini kaplayan güneş panellerinin çoğu aynı bileşeni paylaşıyor: kristalin silikon. Ham polisilikondan yapılan malzeme, gofretlere dönüştürülüyor ve güneş hücrelerine, yani güneş ışığını elektriğe dönüştüren cihazlara bağlanıyor. Son zamanlarda, endüstrinin bu tekil teknolojiye olan bağımlılığı bir tür yük haline geldi. Tedarik zinciri darboğazlarıyavaşlıyordünya çapında yeni güneş enerjisi kurulumları. Çin'in Sincan bölgesindeki başlıca polisilikon tedarikçileri —Uygurlardan zorla çalıştırma yapmakla suçlanıyor— ABD'nin ticari yaptırımlarıyla karşı karşıya.
Neyse ki, kristalin silikon, güneş enerjisini kullanmaya yardımcı olabilecek tek malzeme değildir. Amerika Birleşik Devletleri'nde, bilim insanları ve üreticiler kadmiyum tellür güneş teknolojisinin üretimini genişletmek için çalışmaktadır. Kadmiyum tellür, bir tür "ince film" güneş hücresidir ve adından da anlaşılacağı gibi, geleneksel bir silikon hücreden çok daha incedir. Günümüzde, kadmiyum tellür kullanan panelleryaklaşık yüzde 40'ını tedarik ediyorABD kamu hizmeti ölçeğindeki pazarın ve küresel güneş enerjisi pazarının yaklaşık %5'ini oluşturuyor. Ve daha geniş güneş enerjisi sektörünün karşı karşıya olduğu olumsuzluklardan faydalanabilirler.
Enerji danışmanlık grubu Wood Mackenzie'de güneş araştırma analisti olan Kelsey Goss, "Özellikle kristalin silikon tedarik zinciri için genel olarak çok değişken bir zaman," dedi. "Kadmiyum tellür üreticilerinin önümüzdeki yıl daha fazla pazar payı elde etme potansiyeli var." Özellikle, kadmiyum tellür sektörünün zaten ölçeklendiği için, diye belirtti.
Haziran ayında güneş enerjisi üreticisi First Solar,680 milyon dolar yatırımKuzeybatı Ohio'daki üçüncü bir kadmiyum tellür güneş fabrikasında. Tesis 2025'te tamamlandığında, şirket bölgede 6 gigavat değerinde güneş paneli üretebilecek. Bu, yaklaşık 1 milyon Amerikan evine güç sağlamak için yeterli. Ohio merkezli bir diğer güneş şirketi olan Toledo Solar, yakın zamanda pazara girdi ve konut çatıları için kadmiyum tellür panelleri üretiyor. Ve Haziran ayında, ABD Enerji Bakanlığı ve Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı veya NREL,20 milyon dolarlık bir program başlattıaraştırmayı hızlandırmak ve kadmiyum tellür için tedarik zincirini büyütmek. Programın hedeflerinden biri, ABD güneş enerjisi pazarını küresel tedarik kısıtlamalarından izole etmeye yardımcı olmaktır.
NREL ve First Solar'daki (daha önce Solar Cell Inc. olarak biliniyordu) araştırmacılar, 1990'ların başından beri birlikte çalışarakkadmiyum tellür teknolojisi. Kadmiyum ve tellür, sırasıyla çinko cevherlerinin eritilmesi ve bakırın rafine edilmesinin yan ürünleridir. Silisyum levhalar hücreler oluşturmak için birbirine bağlanırken, kadmiyum ve tellür, diğer elektrik ileten malzemelerle birlikte bir cam panele ince bir tabaka halinde (insan saçının çapının yaklaşık onda biri) uygulanır. Şu anda dünyanın en büyük ince film üreticisi olan First Solar, 45 ülkede güneş enerjisi kurulumları için paneller tedarik etmiştir.
NREL bilim insanı Lorelle Mansfield, teknolojinin kristalin silikona göre belirli avantajları olduğunu söyledi. Örneğin, ince film süreci, gofret tabanlı yaklaşımdan daha az malzeme gerektiriyor. İnce film teknolojisi, sırt çantalarını veya dronları kaplayan veya bina cephelerine ve pencerelere entegre edilenler gibi esnek panellerde kullanım için de oldukça uygundur. Önemlisi, ince film panelleri yüksek sıcaklıklarda daha iyi performans gösterirken, silikon paneller aşırı ısınabilir ve elektrik üretmede daha az verimli hale gelebilir, dedi.
Ancak kristalin silikon, ortalama verimlilikleri gibi diğer alanlarda üstünlüğe sahiptir - yani panellerin emdiği ve elektriğe dönüştürdüğü güneş ışığı yüzdesi. Tarihsel olarak, silikon paneller kadmiyum tellür teknolojisinden daha yüksek verimliliğe sahipti, ancak fark daralıyor. Günümüzde endüstriyel olarak üretilen silikon paneller,%18 ila %22First Solar ise en yeni ticari panellerinde ortalama yüzde 18 verimlilik bildirdi.
Yine de, silikonun küresel pazara hakim olmasının temel nedeni nispeten basittir. "Her şey maliyete dayanıyor," dedi Goss. "Güneş enerjisi pazarı genellikle en ucuz teknoloji tarafından yönlendiriliyor."
Kristalin silikonun her bir watt güneş enerjisi üretme maliyeti yaklaşık 0,24 ila 0,25 dolar, ki bu diğer rakiplerden daha az, dedi. First Solar artık kadmiyum tellür panellerini üretmenin watt başına maliyetini bildirmediğini, yalnızca maliyetlerin 2015'ten bu yana "önemli ölçüde düştüğünü" söyledi - şirketwatt başına 0,46 dolarlık maliyet bildirildi— ve her yıl düşmeye devam ediyor. Silikonun nispeten ucuz olmasının birkaç nedeni var. Bilgisayarlarda ve akıllı telefonlarda da kullanılan ham madde polisilikon, kadmiyum ve tellürit tedariklerinden daha yaygın olarak bulunabiliyor ve daha ucuz. Silikon paneller ve ilgili bileşenler için fabrikalar ölçeklendikçe, teknolojiyi üretmenin ve kurmanın genel maliyetleri düştü. Çin hükümeti dedesteklenen ve sübvanse edilenülkenin silikon güneş enerjisi sektörü — o kadar kiyaklaşık yüzde 80Dünya güneş enerjisi üretim tedarik zincirinin %70'i artık Çin üzerinden yürüyor.
Düşen panel maliyetleri küresel güneş patlamasına neden oldu. Son on yılda, dünyanın toplam kurulu güneş enerjisi kapasitesi 2011'deki yaklaşık 74.000 megawatt'tan 2020'de yaklaşık 714.000 megawatt'a çıkarak neredeyse on kat arttı.buna göreUluslararası Yenilenebilir Enerji Ajansı. Amerika Birleşik Devletleri, dünyanın toplamının yaklaşık yedide birini oluşturuyor ve güneş artıken büyük kaynaklardan biriABD'de her yıl kurulan yeni elektrik kapasitesi.
Kadmiyum tellür ve diğer ince film teknolojilerinin watt başına maliyetinin de üretim genişledikçe düşmesi bekleniyor.First Solar diyor ki(Yeni Ohio tesisi açıldığında şirketin tüm güneş enerjisi pazarındaki watt başına en düşük maliyeti sunacağı belirtiliyor.) Ancak maliyet önemli olan tek ölçüt değil; sektörün mevcut tedarik zinciri sorunları ve işgücü endişeleri de bunu açıkça ortaya koyuyor.
First Solar CEO'su Mark Widmar, şirketin planladığı 680 milyon dolarlık genişlemenin, kendi kendine yetebilen bir tedarik zinciri kurma 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, denizcilik sektöründe pandemi kaynaklı gecikmeler gibi endüstrinin karşı karşıya olduğu diğer zorlukları da hissetti. First Solar, Nisan ayında yatırımcılara, Amerikan limanlarındaki yoğunluğun Asya'daki tesislerinden panel sevkiyatlarını engellediğini söyledi. Widmar, ABD'deki üretimi artırmanın şirketin panellerini kargo gemileri yerine kara ve demiryollarıyla göndermesine olanak tanıyacağını söyledi. Ayrıca şirketin güneş panelleri için mevcut geri dönüşüm programı, malzemeleri birçok kez yeniden kullanmasına 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'da ortaklaryeni bir yaklaşım geliştirdibu, daha yüksek verimlilikler elde etmek için ince film malzemelerinin bakır ve klor ile "doping" edilmesini içerir. Bu ayın başlarında, NRELsonuçları açıkladıColorado, Golden'daki açık hava tesisinde 25 yıllık bir saha testinde. 12 panelli bir kadmiyum tellür panel dizisi, orijinal verimliliğinin %88'inde çalışıyordu; bu, yirmi yıldan uzun süredir dışarıda duran bir panel için güçlü bir sonuç. NREL bültenine göre, bozulma "silikon sistemlerinin yaptığı şeyle aynı doğrultuda".
NREL bilim insanı Mansfield, hedefin kristalin silisyumun yerini kadmiyum tellürid ile değiştirmek veya bir teknolojiyi diğerinden üstün kılmak olmadığını söyledi. "Bence pazarda hepsi için bir yer var ve her birinin kendi uygulamaları var," dedi. "Tüm enerjinin yenilenebilir kaynaklara gitmesini istiyoruz, bu yüzden bu zorluğun üstesinden gelmek için gerçekten bu farklı teknoloji türlerinin hepsine ihtiyacımız var."
Gönderi zamanı: Sep-17-2021