Bugün dünyanın çatılarını, tarlalarını ve çöllerini kaplayan güneş panellerinin çoğu aynı içeriği paylaşıyor: kristal silikon.Ham polisilikondan yapılan malzeme gofret şeklinde şekillendiriliyor ve güneş pillerine, yani güneş ışığını elektriğe dönüştüren cihazlara bağlanıyor.Son zamanlarda, endüstrinin bu tekil teknolojiye bağımlılığı bir tür sorumluluk haline geldi.Tedarik zinciri darboğazlarıyavaşlıyordünya çapında yeni güneş enerjisi kurulumları.Çin'in Sincan bölgesindeki başlıca polisilikon tedarikçileri —Uygurlardan zorla çalıştırma kullanmakla suçlanıyor- ABD ticari yaptırımlarıyla karşı karşıya.
Neyse ki, güneş enerjisinden yararlanmaya yardımcı olabilecek tek malzeme kristal silikon değildir.Amerika Birleşik Devletleri'nde bilim adamları ve üreticiler, kadmiyum tellürid güneş teknolojisi üretimini genişletmek için çalışıyorlar.Kadmiyum tellür, bir tür "ince film" güneş pilidir ve adından da anlaşılacağı gibi, geleneksel bir silikon hücreden çok daha incedir.Günümüzde kadmiyum tellür kullanan panelleryaklaşık yüzde 40 tedarikABD şebeke ölçeğinde pazarın ve küresel güneş enerjisi pazarının yaklaşık yüzde 5'ini oluşturuyor.Ve daha geniş güneş enerjisi endüstrisinin karşı karşıya olduğu ters rüzgarlardan yararlanmaya hazırlar.
Enerji danışmanlık grubu Wood Mackenzie'de güneş enerjisi araştırma analisti olan Kelsey Goss, "Genel olarak kristal silikon tedarik zinciri için çok değişken bir dönem" dedi."Kadmiyum tellür üreticilerinin önümüzdeki yıl daha fazla pazar payı alması için büyük bir potansiyel var."Özellikle, kadmiyum tellür sektörü zaten büyüdüğü için dikkat çekti.
Haziran ayında güneş enerjisi üreticisi First Solar,680 milyon dolar yatırımkuzeybatı Ohio'daki üçüncü bir kadmiyum tellür güneş fabrikasında.Tesis 2025 yılında tamamlandığında şirket bölgede 6 gigawatt değerinde güneş paneli yapabilecek.Bu, kabaca 1 milyon Amerikan evine güç sağlamak için yeterli.Ohio merkezli başka bir güneş enerjisi şirketi olan Toledo Solar, yakın zamanda pazara girdi ve konut çatıları için kadmiyum tellür panelleri yapıyor.Ve Haziran ayında, ABD Enerji Bakanlığı ve Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı veya NREL,20 milyon dolarlık bir program başlattıkadmiyum tellürür için araştırmayı hızlandırmak ve tedarik zincirini büyütmek.Programın amaçlarından biri, ABD güneş enerjisi piyasasının küresel tedarik kısıtlamalarından yalıtılmasına yardımcı olmaktır.
NREL'deki araştırmacılar ve daha önce Solar Cell Inc. olarak adlandırılan First Solar, geliştirmek için 1990'ların başından beri birlikte çalıştılar.kadmiyum tellür teknolojisi.Kadmiyum ve tellür, sırasıyla çinko cevherlerinin eritilmesinin ve bakırın rafine edilmesinin yan ürünleridir.Silikon gofretler hücre yapmak için birbirine bağlanırken, kadmiyum ve tellür, diğer elektrik ileten malzemelerle birlikte ince bir tabaka halinde - insan saçı çapının yaklaşık onda biri - bir cam panele uygulanır.Şu anda dünyanın en büyük ince film üreticisi olan First Solar, 45 ülkede güneş enerjisi kurulumları için panel tedarik etti.
NREL bilim adamı Lorelle Mansfield, teknolojinin kristal silikona göre belirli avantajları olduğunu söyledi.Örneğin, ince film işlemi, gofret tabanlı yaklaşımdan daha az malzeme gerektirir.İnce film teknolojisi, sırt çantalarını veya dronları kaplayan veya bina cephelerine ve pencerelerine entegre edilenler gibi esnek panellerde kullanım için de 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 kristalin silikon, panellerin emdiği ve elektriğe dönüştürdüğü güneş ışığının yüzdesi anlamına gelen ortalama verimlilik gibi diğer alanlarda üstünlüğe sahiptir.Tarihsel olarak, silikon paneller kadmiyum tellür teknolojisinden daha yüksek verimliliğe sahip olmuştur, ancak aradaki fark giderek azalmaktadır. Günümüzün endüstriyel olarak üretilen silikon panelleri,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 pazarı, en ucuz teknoloji tarafından büyük ölçüde yönlendirilme eğilimindedir."
Kristalin silikonun güneş enerjisinin her bir watt'ını üretmek için yaklaşık 0,24 ila 0,25 dolar maliyeti olduğunu ve bunun diğer yarışmacılardan daha az olduğunu söyledi.First Solar, artık kadmiyum tellür panellerini üretmek için watt başına maliyeti bildirmediğini, yalnızca maliyetlerin şirketin 2015'ten bu yana "önemli ölçüde düştüğünü" söyledi.watt başına 0,46 $ maliyet bildirdi- ve her yıl düşmeye devam ediyor.Silisyumun görece ucuz olmasının birkaç nedeni vardır.Bilgisayarlarda ve akıllı telefonlarda da kullanılan polisilikon hammaddesi, kadmiyum ve tellür tedariklerinden daha yaygın ve ucuzdur.Silikon paneller ve ilgili bileşenler için fabrikalar büyüdükçe, teknolojiyi yapma ve kurmanın genel maliyetleri düştü.Çin hükümeti de yoğun bir şekildedesteklenen ve sübvansiyonluülkenin silikon güneş enerjisi sektörü - o kadar kiyaklaşık yüzde 80Dünyanın güneş enerjisi üretim tedarik zincirinin büyük bir kısmı artık Çin'den geçiyor.
Düşen panel maliyetleri, küresel güneş patlamasına neden oldu.Son on yılda, dünyanın toplam kurulu güneş enerjisi kapasitesi yaklaşık on kat artarak 2011'de yaklaşık 74.000 megavattan 2020'de yaklaşık 714.000 megavata ulaştı.buna göreUluslararası Yenilenebilir Enerji Ajansı.Amerika Birleşik Devletleri dünya toplamının yaklaşık yedide birini oluşturuyor ve güneş artıken büyük kaynaklardan biriABD'de her yıl kurulan yeni elektrik kapasitesinin
Kadmiyum tellürit ve diğer ince film teknolojilerinin watt başına maliyetinin de imalat genişledikçe benzer şekilde düşmesi bekleniyor.(İlk Güneş diyorOhio'daki yeni tesisi açıldığında, şirket tüm güneş enerjisi pazarında watt başına en düşük maliyeti sağlayacak.) Ancak, endüstrinin mevcut tedarik zinciri sorunları ve işgücü endişelerinin 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 oluşturma ve ABD güneş enerjisi endüstrisini Çin'den "ayırma" amaçlı daha büyük bir çabanın parçası olduğunu söyledi.Kadmiyum tellür panelleri herhangi bir polisilikon kullanmasa da, First Solar, deniz taşımacılığı endüstrisindeki pandemi kaynaklı birikmiş işler gibi, endüstrinin karşı karşıya olduğu diğer zorlukları hissetti.Nisan ayında First Solar, yatırımcılara Amerikan limanlarındaki tıkanıklığın Asya'daki tesislerinden panel sevkiyatlarını engellediğini söyledi.Widmar, artan ABD üretiminin, şirketin panellerini kargo gemileri yerine karayolu ve demiryollarını kullanarak taşımasına izin vereceğini söyledi.Ve şirketin güneş panelleri için mevcut geri dönüşüm programı, malzemeleri defalarca yeniden kullanmasına izin vererek, yabancı tedarik zincirlerine ve ham maddelere bağımlılığını daha da azaltıyor.
First Solar panelleri üretirken hem şirketteki hem de NREL'deki bilim adamları 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 başlarında, NRELsonuçları açıkladıGolden, Colorado'daki açık hava tesisinde 25 yıllık bir saha testinin.12 panelli bir kadmiyum tellür panel dizisi, orijinal verimliliğinin yüzde 88'inde çalışıyordu; bu, yirmi yılı aşkın süredir dışarıda duran bir panel için güçlü bir sonuçtu.NREL sürümüne göre bozulma "silikon sistemlerin yaptıklarıyla aynı çizgide".
NREL bilim adamı Mansfield, amacın kristal silisyumu kadmiyum tellür ile değiştirmek veya bir teknolojiyi diğerinden üstün kılmak olmadığını söyledi."Bence pazarda hepsine yer var ve her birinin kendine göre uygulamaları var" dedi."Tüm enerjinin yenilenebilir kaynaklara gitmesini istiyoruz, bu nedenle bu zorluğun üstesinden gelmek için tüm bu farklı teknoloji türlerine gerçekten ihtiyacımız var."
Gönderim zamanı: 17 Eylül-2021