A maiò parte di i pannelli solari chì coprenu i tetti, i campi è i deserti di u mondu oghje sparte u stessu ingredientu: siliciu cristalinu.U materiale, fattu di polisilicu crudu, hè furmatu in wafers è cablatu in cellule solari, dispusitivi chì cunverte a luce di u sole in electricità.Ricertamenti, a dependenza di l'industria di sta tecnulugia singulare hè diventata qualcosa di una responsabilità.I colli di bottiglia di a catena di forniturarallentanunovi installazioni solari in u mondu.I principali fornitori di polisiliciu in a regione Xinjiang di a Cina -accusatu di usu di u travagliu forzatu da uiguri- sò affruntendu sanzioni cummerciale di i Stati Uniti.
Fortunatamente, u siliciu cristalinu ùn hè micca l'unicu materiale chì pò aiutà à sfruttà l'energia di u sole.In i Stati Uniti, i scientisti è i pruduttori sò travagliendu per espansione a produzzione di a tecnulugia di u solar telluride di cadmiu.Telluru di cadmiu hè un tipu di cellula solare di "film sottile", è, cum'è questu nome suggerisce, hè assai più fina di una cellula di siliciu tradiziunale.Oghje, pannelli chì utilizanu tellurur di cadmiufurnisce circa 40 per centudi u mercatu di utilità di i Stati Uniti, è circa 5 per centu di u mercatu sulari glubale.È ponu prufittà di i venti in contra da l'industria solare più larga.
"Hè un tempu assai volatile, in particulare per a catena di fornitura di siliciu cristalinu in generale", hà dettu Kelsey Goss, un analista di ricerca solare per u gruppu di cunsulenza energetica Wood Mackenzie."Ci hè un grande putenziale per i pruduttori di telluride di cadmiu per piglià più parte di u mercatu in l'annu à vene".In particulare, hà nutatu, postu chì u settore di telluride di cadmiu hè digià in crescita.
In u ghjugnu, u fabricatore solare First Solar hà dettu ch'ellu avissiinvestisce $ 680 milioniin una terza fabbrica solare di tellurur di cadmiu in u nord-ovest di l'Ohio.Quandu a facilità hè finita, in u 2025, a cumpagnia serà capace di fà 6 gigawatts di pannelli solari in a zona.Hè abbastanza per alimentà circa 1 milione di case americane.Un'altra impresa solare basata in Ohio, Toledo Solar, hè entrata di pocu tempu in u mercatu è produce pannelli di tellurur di cadmiu per i tetti residenziali.È in ghjugnu, u Dipartimentu di l'Energia di i Stati Uniti è u so Laboratoriu Naziunale di Energie Rinnovabili, o NREL,hà lanciatu un prugramma di $ 20 milioniper accelerà a ricerca è cresce a catena di supply per u telluride di cadmiu.Unu di l'ugettivi di u prugramma hè di aiutà à isolà u mercatu di u sole di i Stati Uniti da e limitazioni di supply globale.
I ricercatori di NREL è First Solar, prima chjamati Solar Cell Inc., anu travagliatu inseme da u principiu di l'anni 1990 per sviluppàtecnulugia di tellurur di cadmiu.U cadmiu è u telluride sò derivati da a fusione di minerali di zincu è a raffinazione di cobre, rispettivamente.Mentre chì i wafers di siliciu sò cablati inseme per fà e cellule, u cadmiu è u telluride sò appiicati cum'è una capa fina - circa un decimu di u diametru di un capeddu umanu - à un vetru di vetru, inseme cù altri materiali cunduttori di l'electricità.First Solar, avà u più grande fabricatore di film sottile in u mondu, hà furnitu pannelli per installazioni solari in 45 paesi.
A tecnulugia hà certi vantaghji nantu à u siliciu cristalinu, hà dettu Lorelle Mansfield, scientist NREL.Per esempiu, u prucessu di film sottile richiede menu materiali cà l'approcciu basatu in wafer.A tecnulugia di film sottile hè ancu adattatu per l'usu in pannelli flessibili, cum'è quelli chì coprenu sacchetti o droni o sò integrati in facciate di edifici è finestre.Hè impurtante chì i pannelli di film sottili funzionanu megliu in temperature calde, mentre chì i pannelli di siliciu ponu surriscaldamentu è diventanu menu efficaci à generà elettricità, disse.
Ma u siliciu cristalinu hà u soprattuttu in altri spazii, cum'è a so efficienza media - chì significheghja u percentuale di u sole chì i pannelli assorbanu è cunvertisce in electricità.Stòricamente, i pannelli di siliciu anu avutu efficienza più altu ch'è a tecnulugia di tellurur di cadmiu, ancu s'ellu si riduce.18 à 22 per centu, mentri First Solar hà infurmatu una efficienza media di 18 per centu per i so pannelli cummerciale più recenti.
Eppuru, u mutivu principale chì u silicuu hà duminatu u mercatu globale hè relativamente simplice."Tuttu si riduce à u costu", disse Goss."U mercatu solare tende à esse assai guidatu da a tecnulugia più economica".
U silicuu cristalinu costa circa $ 0,24 à $ 0,25 per pruduce ogni watt di energia solare, chì hè menu di l'altri contendenti, disse.First Solar hà dettu chì ùn informa più u costu per watt per pruduce i so pannelli di tellurur di cadmiu, solu chì i costi anu "declinatu significativamente" dapoi u 2015 - quandu a cumpagnia.i costi riportati di $ 0,46 per watt- è cuntinueghja à calà ogni annu.Ci hè uni pochi di motivi per u prezzu di u silicuu.A materia prima polysilicon, chì hè ancu utilizata in l'urdinatori è i telefoni smartphones, hè più largamente dispunibule è prezzu di u cadmiu è u telluride.Siccomu e fabbriche per i pannelli di silicuu è i cumpunenti cunnessi anu scalatu, i costi generale di fà è installà a tecnulugia anu diminuitu.U guvernu cinese hà ancu assaisustinutu è subvenzionatuu settore solare di siliciu di u paese - tantu cusìcirca 80 per centudi a catena di fornitura di a fabricazione solare di u mondu attraversa avà a Cina.
A caduta di i costi di i pannelli anu guidatu u boom solare globale.In l'ultima dècada, a capacità solare installata tutale di u mondu hà vistu un aumentu di quasi decu volte, da circa 74 000 megawatt in 2011 à quasi 714 000 megawatt in 2020,secondul'Agenzia Internaziunale di l'Energie Rinnovabili.I Stati Uniti conta per circa un settimu di u totale di u mondu, è u solar hè avàuna di e più grande fontidi a nova capacità elettrica installata in i Stati Uniti ogni annu.
U costu per watt di telluride di cadmiu è altre tecnulugii di film sottili hè ancu previstu di diminuisce mentre a fabricazione si espande.(First Solar dicechì quandu u so novu stabilimentu in Ohio apre, a cumpagnia furnisce u costu più bassu per watt in tuttu u mercatu di u solar.) Ma u costu ùn hè micca l'unicu metricu chì importa, cum'è l'attuali prublemi di a supply chain di l'industria è i prublemi di u travagliu facenu chjaru.
Mark Widmar, CEO di First Solar, hà dettu chì l'espansione prevista di a cumpagnia di $ 680 milioni face parte di un sforzu più grande per custruisce una catena di fornitura autosufficiente è "disaccoppià" l'industria solare di i Stati Uniti da a Cina.Ancu se i pannelli di tellurur di cadmiu ùn utilizanu micca polisiliconu, First Solar hà sentitu altre sfide chì affruntà l'industria, cum'è i ritardi indotti da una pandemia in l'industria marittima.In April, First Solar hà dettu à l'investitori chì a congestione in i porti americani teneva spedizioni di pannelli da e so strutture in Asia.L'aumentu di a produzzione di i Stati Uniti permetterà à a cumpagnia di utilizà strade è ferrovie per spedinu i so pannelli, micca i navi di carica, hà dettu Widmar.È u prugramma di riciclamentu esistenti di a cumpagnia per i so pannelli solari li permette di riutilizà i materiali parechje volte, riducendu ancu a so dipendenza da e catene di furnimentu straniere è materie prime.
Cume First Solar produce pannelli, i scientisti di a cumpagnia è di NREL cuntinueghjanu à pruvà è à migliurà a tecnulugia di telluride di cadmiu.In 2019, i partenariihà sviluppatu un novu approcciuchì implica "doping" i materiali di film sottili cù u ramu è u cloru per ottene efficienza ancu più altu.A principiu di u mese, NRELhà annunziatu i risultatidi una prova di campu di 25 anni in a so facilità esterna in Golden, Colorado.Un pannellu di 12 pannelli di tellurur di cadmiu operava à u 88 per centu di a so efficienza originale, un risultatu forte per un pannellu chì hè stallatu fora per più di duie decennii.A degradazione "hè in linea cù ciò chì facenu i sistemi di siliciu", secondu a liberazione NREL.
Mansfield, u scientist NREL, hà dettu chì l'obiettivu ùn hè micca di rimpiazzà u siliciu cristalinu cù tellurur di cadmiu o di stabilisce una tecnulugia cum'è superiore à l'altru."Pensu chì ci hè un locu per tutti in u mercatu, è ognunu hà e so applicazioni", disse."Vulemu chì tutta l'energia per andà in fonti rinnuvevuli, cusì avemu veramente bisognu di tutti questi sfarenti tippi di tecnulugia per scuntrà sta sfida".
Tempu di pubblicazione: 17-sep-2021