Većina solarnih panela koji pokrivaju svjetske krovove, polja i pustinje danas dijele isti sastojak: kristalni silicijum.Materijal, napravljen od sirovog polisilicijuma, oblikovan je u pločice i ožičen u solarne ćelije, uređaje koji pretvaraju sunčevu svjetlost u električnu energiju.Nedavno je ovisnost industrije o ovoj jedinstvenoj tehnologiji postala nešto poput odgovornosti.Uska grla u lancu snabdevanjausporavajunove solarne instalacije širom sveta.Glavni dobavljači polisilicijuma u kineskoj regiji Xinjiang —optužen za korištenje prinudnog rada od Ujgura- suočeni su sa američkim trgovinskim sankcijama.
Na sreću, kristalni silicijum nije jedini materijal koji može pomoći da se iskoristi sunčeva energija.U Sjedinjenim Državama naučnici i proizvođači rade na proširenju proizvodnje solarne tehnologije kadmijum telurida.Kadmijum telurid je vrsta solarne ćelije “tankog filma” i, kao što to ime govori, mnogo je tanji od tradicionalne silikonske ćelije.Danas ploče koriste kadmijum teluridsnabdevanje oko 40 odstoameričkog tržišta komunalnih usluga i oko 5 posto globalnog solarnog tržišta.I oni će imati koristi od vjetrova s kojima se suočava šira solarna industrija.
“Vrijeme je vrlo promjenjivo, posebno za lanac opskrbe kristalnog silicijuma općenito”, rekla je Kelsey Goss, analitičarka solarnih istraživanja konsultantske grupe za energiju Wood Mackenzie.„Postoji veliki potencijal za proizvođače kadmijum telurida da zauzmu veći tržišni udio u narednoj godini.”Posebno, napomenula je, budući da se sektor kadmijum telurida već povećava.
U junu je solarni proizvođač First Solar rekao da hoćeinvestirati 680 miliona dolarau trećoj solarnoj fabrici kadmijum telurida u severozapadnom Ohaju.Kada objekat bude završen, 2025. godine, kompanija će moći da proizvodi solarne panele u vrednosti od 6 gigavata u tom području.To je dovoljno za napajanje otprilike milion američkih domova.Još jedna solarna kompanija sa sjedištem u Ohaju, Toledo Solar, nedavno je ušla na tržište i proizvodi kadmijum teluridne panele za krovove stambenih objekata.A u junu, Ministarstvo energetike SAD-a i njegova Nacionalna laboratorija za obnovljivu energiju, ili NREL,pokrenuo program od 20 miliona dolaraubrzati istraživanje i povećati lanac opskrbe kadmijum teluridom.Jedan od ciljeva programa je pomoći da se američko solarno tržište izoluje od globalnih ograničenja ponude.
Istraživači u NREL-u i First Solar, ranije nazvanim Solar Cell Inc., su radili zajedno od ranih 1990-ih na razvojutehnologija kadmijum telurida.Kadmijum i telurid su nusproizvodi topljenja ruda cinka i rafinacije bakra.Dok su silikonske pločice povezane zajedno kako bi se napravile ćelije, kadmijum i telurid se nanose kao tanak sloj — oko jedne desetine prečnika ljudske kose — na staklo, zajedno sa drugim materijalima koji provode električnu energiju.First Solar, sada najveći svjetski proizvođač tankih filmova, isporučio je panele za solarne instalacije u 45 zemalja.
Tehnologija ima određene prednosti u odnosu na kristalni silicijum, rekla je naučnica NREL-a Lorelle Mansfield.Na primjer, proces tankog filma zahtijeva manje materijala nego pristup baziran na pločicama.Tehnologija tankog filma je također pogodna za upotrebu u fleksibilnim panelima, poput onih koji pokrivaju ruksake ili dronove ili su integrirani u fasade i prozore zgrada.Važno je da paneli sa tankim filmom bolje rade na visokim temperaturama, dok se silikonski paneli mogu pregrijati i postati manje efikasni u proizvodnji električne energije, rekla je ona.
Ali kristalni silicijum ima prednost u drugim oblastima, kao što je njihova prosečna efikasnost – što znači procenat sunčeve svetlosti koji paneli apsorbuju i pretvaraju u električnu energiju.Istorijski gledano, silicijumski paneli su imali veću efikasnost od tehnologije kadmijum telurida, iako se jaz smanjuje. Današnji industrijski proizvedeni silicijumski paneli mogu postići efikasnost od18 do 22 posto, dok je First Solar prijavio prosječnu efikasnost od 18 posto za svoje najnovije komercijalne panele.
Ipak, glavni razlog zašto je silicijum dominirao globalnim tržištem je relativno jednostavan.“Sve se svodi na cijenu”, rekao je Goss.“Solarno tržište je uglavnom vođeno najjeftinijom tehnologijom.”
Kristalni silicijum košta oko 0,24 do 0,25 dolara za proizvodnju svakog vata solarne energije, što je manje od ostalih kandidata, rekla je ona.First Solar je rekao da više ne prijavljuje cijenu po vatu za proizvodnju svojih kadmijum teluridnih panela, samo da su troškovi "značajno opali" od 2015. - kada je kompanijaprijavljeni troškovi od 0,46 USD po vatu— i nastavljaju da opadaju svake godine.Postoji nekoliko razloga za relativnu jeftinoću silicijuma.Sirovi materijal polisilicijuma, koji se takođe koristi u kompjuterima i pametnim telefonima, je dostupniji i jeftiniji od zaliha kadmijuma i telurida.Kako su se tvornice silikonskih panela i srodnih komponenti povećale, ukupni troškovi izrade i instaliranja tehnologije su opali.Kineska vlada je također u velikoj mjeripodržana i subvencioniranasilicijumski solarni sektor u zemlji — tolikooko 80 postosvjetskog lanca opskrbe solarne proizvodnje sada prolazi kroz Kinu.
Padajući troškovi panela doveli su do globalnog solarnog buma.U protekloj deceniji, ukupni instalirani solarni kapacitet u svijetu je skoro desetostruko povećan, sa oko 74.000 megavata u 2011. na skoro 714.000 megavata u 2020.premaMeđunarodna agencija za obnovljivu energiju.Sjedinjene Države čine otprilike jednu sedminu ukupnog svjetskog, a solarna je sadajedan od najvećih izvoranovih električnih kapaciteta instaliranih u SAD svake godine.
Slično se očekuje da će se cijena po vatu kadmijum telurida i drugih tehnologija tankog filma smanjiti kako se proizvodnja širi.(First Solar kažeda će, kada se otvori novo postrojenje u Ohaju, kompanija isporučiti najnižu cijenu po vatu na cijelom solarnom tržištu.) Ali cijena nije jedina metrika koja je važna, kao što to jasno pokazuju trenutni problemi u lancu snabdijevanja u industriji i zabrinutost za rad.
Mark Widmar, izvršni direktor kompanije First Solar, rekao je da je planirano proširenje kompanije od 680 miliona dolara dio većeg napora da se izgradi samodovoljan lanac snabdijevanja i "odvoji" američku solarnu industriju od Kine.Iako ploče od kadmij telurida ne koriste nikakav polisilicij, First Solar je osjetio i druge izazove s kojima se industrija suočava, kao što su zaostaci uzrokovani pandemijom u pomorskoj brodarskoj industriji.U aprilu je First Solar rekao investitorima da gužve u američkim lukama zaustavljaju isporuke panela iz njegovih objekata u Aziji.Povećanje američke proizvodnje omogućit će kompaniji da koristi puteve i željeznice za otpremu svojih panela, a ne teretne brodove, rekao je Widmar.A postojeći program reciklaže kompanije za svoje solarne panele omogućava joj da ponovo koristi materijale višestruko, dodatno smanjujući njeno oslanjanje na strane lance snabdevanja i sirovine.
Dok First Solar proizvodi panele, naučnici i kompanije i NREL-a nastavljaju da testiraju i poboljšavaju tehnologiju kadmijum telurida.U 2019. partnerirazvio novi pristupkoji uključuje “dopiranje” tankoslojnih materijala bakrom i hlorom kako bi se postigla još veća efikasnost.Ranije ovog mjeseca, NRELobjavio rezultate25-godišnjeg testiranja na terenu u njegovom pogonu na otvorenom u Goldenu, Colorado.Niz panela od 12 panela kadmijum telurida radio je sa 88 procenata svoje prvobitne efikasnosti, što je snažan rezultat za panel koji je stajao napolju više od dve decenije.Degradacija je "u skladu sa onim što rade silicijumski sistemi", navodi se u saopštenju NREL-a.
Mansfield, naučnik NREL-a, rekao je da cilj nije zamijeniti kristalni silicijum kadmijum teluridom ili uspostaviti jednu tehnologiju kao superiorniju od druge.“Mislim da za sve njih ima mjesta na tržištu, i svaki od njih ima svoje aplikacije”, rekla je ona.“Želimo da sva energija ide u obnovljive izvore, tako da su nam zaista potrebne sve ove različite vrste tehnologije da bismo odgovorili na taj izazov.”
Vrijeme objave: Sep-17-2021