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Cadmiumtellurid-Solarzellen-Photovoltaikgerät

Cadmiumtellurid-Solarzellen-Photovoltaikgerät
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Video: Cadmium Telluride (CdTe) Solar Panels 2024, September

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Anonim

Cadmiumtellurid-Solarzelle, auch Cadmiumtellurid-Photovoltaik- oder Cadmiumtellurid-Dünnschicht genannt, ein Photovoltaik-Gerät, das mithilfe eines dünnen Cadmiumtellurid-Films (CdTe) aus Licht Strom erzeugt. CdTe-Solarzellen unterscheiden sich von kristallinen Silizium-Photovoltaik-Technologien dadurch, dass sie eine geringere Menge Halbleiter - einen Dünnfilm - verwenden, um absorbierte Lichtenergie in Elektronen umzuwandeln. Obwohl CdTe-Solarzellen weniger effizient sind als kristalline Siliziumvorrichtungen, können sie billiger herzustellen sein, und die Technologie hat das Potenzial, Silizium in Bezug auf die Kosten pro Kilowatt installierter Leistung zu übertreffen. Obwohl Dünnschichttechnologien einen kleinen Marktanteil bei Photovoltaik-Geräten ausmachen, wird erwartet, dass dieses Segment schnell wächst, da großes Interesse an der Entwicklung neuartiger Herstellungsverfahren besteht, die Skaleneffekte freisetzen könnten.

Die erste zu entwickelnde Dünnschichttechnologie war amorphes Silizium, wobei Silizium zufällig auf einem Substrat abgeschieden wurde (im Gegensatz zu dem regulären Kristallgitter, das in Waferkristallen zu sehen ist). Diese Technologie hatte einige Probleme: Der Prozess der Abscheidung des Siliziums auf dem Substrat war zeitaufwändig und kostspielig, und die Zellen waren ineffizient. Die CdTe-Dünnschichttechnologie ist etwa 11 Prozent effizienter als amorphes Silizium, da ihre Bandlücke (die Energie, die benötigt wird, um ein Elektron aus seinem Atom in einen Zustand zu bringen, in dem sich das Elektron frei bewegen kann) 1,4 Elektronenvolt beträgt und somit sehr gut zum Sonnenspektrum passt Gut. Es ist auch viel förderlicher für die Massenproduktion, da der CdTe-Dünnfilm schnell auf dem Substrat abgeschieden werden kann und eine Hochdurchsatztechnologie ist. Jede Zelle umfasst eine Verbindung von n-dotiertem Cadmiumsulfid, bekannt als "Fensterschicht", auf einer p-dotierten Schicht aus Cadmiumtellurid, bekannt als "Absorber". Ein transparenter leitender Frontkontakt bedeckt das Cadmiumsulfid, während das CdTe mit einem leitenden Substrat auf der Rückseite in Kontakt steht.

Trotz ihres Potenzials hat die Elektronikindustrie versucht, elementares Cadmium aus der persönlichen Elektronik zu entfernen, da Cadmium ein kumulatives Gift ist. In Europa hat die RoHS-Gesetzgebung (Restriction of Hazardous Substances) die Beseitigung von Cadmium aus elektronischen Geräten aufgrund gesundheitlicher Auswirkungen wirksam vorangetrieben. Cadmium stellt nicht nur ein Gesundheitsrisiko für die Verbraucher dar, sondern ist auch für Bergleute bei der Gewinnung der Rohstoffe, für die Arbeiter, die das Material verarbeiten, und am Ende der Lebensdauer während der Entsorgung gefährlich.

Befürworter behaupten, dass Cadmium in Form einer Dünnschichtsolarzelle stabiler und weniger löslich ist als in anderen elektronischen Geräten und dass das Risiko für Gesundheit und Umwelt gering ist, da die Legierungen in den Modulen eingekapselt sind. Es gab jedoch Bedenken hinsichtlich der Cadmiumauswaschung aus defekten Modulen. Obwohl befürwortet wurde, dass das Recycling im geschlossenen Kreislauf alle Bedenken hinsichtlich der Entsorgung am Ende der Lebensdauer ausräumen würde, heben Kritiker hervor, dass selbst Recycling-Systeme im geschlossenen Kreislauf nicht alles zurückgewinnen.