Većina solarnih panela koji danas prekrivaju svjetske krovove, polja i pustinje imaju isti sastojak: kristalni silicij.Materijal, izrađen od sirovog polisilicija, oblikovan je u pločice i spojen u solarne ćelije, uređaje koji pretvaraju sunčevu svjetlost u električnu energiju.Nedavno je ovisnost industrije o ovoj jedinstvenoj tehnologiji postala neka vrsta odgovornosti.Uska grla u lancu opskrbeusporavajunove solarne instalacije diljem svijeta.Glavni dobavljači polisilicija u kineskoj regiji Xinjiang —optužen za korištenje prisilnog rada od Ujgura— suočavaju se s američkim trgovinskim sankcijama.
Srećom, kristalni silicij nije jedini materijal koji može pomoći u iskorištavanju sunčeve energije.U Sjedinjenim Državama znanstvenici i proizvođači rade na proširenju proizvodnje solarne tehnologije kadmij telurida.Kadmijev telurid vrsta je "tankoslojne" solarne ćelije i, kao što to ime sugerira, mnogo je tanji od tradicionalne silicijske ćelije.Danas paneli koriste kadmij teluridopskrba oko 40 postoameričkog tržišta komunalnih usluga i oko 5 posto globalnog solarnog tržišta.I oni će imati koristi od vjetrova s kojima se suočava šira solarna industrija.
“Ovo je vrlo promjenjivo vrijeme, posebno za lanac opskrbe kristalnim silicijem općenito,” rekla je Kelsey Goss, analitičarka solarnih istraživanja za energetsku konzultantsku grupu Wood Mackenzie."Postoji veliki potencijal za proizvođače kadmijeva telurida da zauzmu veći tržišni udio u nadolazećoj godini."Osobito, istaknula je, budući da se sektor kadmij telurida već povećava.
U lipnju je proizvođač solarne energije First Solar rekao da hoćeuložiti 680 milijuna dolarau trećoj solarnoj tvornici kadmij telurida u sjeverozapadnom Ohiju.Kada postrojenje bude dovršeno, 2025. godine, tvrtka će moći proizvoditi solarne panele u vrijednosti od 6 gigavata na tom području.To je dovoljno za napajanje približno milijun američkih domova.Još jedna solarna tvrtka sa sjedištem u Ohiju, Toledo Solar, nedavno je ušla na tržište i proizvodi panele od kadmij telurida za stambene krovove.A u lipnju su Ministarstvo energetike SAD-a i njegov Nacionalni laboratorij za obnovljivu energiju, ili NREL,pokrenuo program vrijedan 20 milijuna dolaraubrzati istraživanje i razviti opskrbni lanac za kadmijev telurid.Jedan od ciljeva programa je pomoći u izolaciji američkog solarnog tržišta od globalnih ograničenja opskrbe.
Istraživači u NREL-u i First Solar-u, prethodno pod nazivom Solar Cell Inc., radili su zajedno od ranih 1990-ih na razvojutehnologija kadmij telurida.Kadmij i telurid su nusproizvodi taljenja cinkove rude odnosno rafiniranja bakra.Dok su silicijske pločice spojene zajedno kako bi se napravile ćelije, kadmij i telurid se nanose kao tanki sloj — oko jedne desetine promjera ljudske vlasi — na staklenu ploču, zajedno s drugim materijalima koji provode električnu energiju.First Solar, sada najveći svjetski proizvođač tankog filma, isporučuje panele za solarne instalacije u 45 zemalja.
Tehnologija ima određene prednosti u odnosu na kristalni silicij, rekla je znanstvenica NREL-a Lorelle Mansfield.Na primjer, postupak s tankim filmom zahtijeva manje materijala od pristupa temeljenog na pločicama.Tehnologija tankog filma također je prikladna za upotrebu u fleksibilnim pločama, poput onih koje prekrivaju ruksake ili dronove ili su integrirane u fasade i prozore zgrada.Važno je da ploče s tankim filmom rade bolje na visokim temperaturama, dok se silikonske ploče mogu pregrijati i postati manje učinkovite u stvaranju električne energije, rekla je.
Ali kristalni silicij ima prednost u drugim područjima, kao što je njihova prosječna učinkovitost — što znači postotak sunčeve svjetlosti koju ploče apsorbiraju i pretvaraju u električnu energiju.Povijesno gledano, silikonske ploče imale su veću učinkovitost od tehnologije kadmij telurida, iako se razlika smanjuje. Današnje industrijski proizvedene silikonske ploče mogu postići učinkovitost od18 do 22 posto, dok je First Solar izvijestio o prosječnoj učinkovitosti od 18 posto za svoje najnovije komercijalne ploče.
Ipak, glavni razlog zašto silicij dominira globalnim tržištem je relativno jednostavan."Sve se svodi na cijenu", rekao je Goss."Solarno tržište uglavnom je potaknuto najjeftinijom tehnologijom."
Kristalni silicij košta oko 0,24 do 0,25 dolara za proizvodnju svakog vata solarne energije, što je manje od ostalih kandidata, rekla je.First Solar je rekao da više ne prijavljuje cijenu po vatu za proizvodnju svojih panela od kadmij telurida, samo da su troškovi "značajno pali" od 2015. godine - kada je tvrtkaprijavljeni troškovi od 0,46 USD po vatu— i nastavlja padati svake godine.Postoji nekoliko razloga za relativnu jeftinost silicija.Sirovinski materijal polisilicij, koji se također koristi u računalima i pametnim telefonima, dostupniji je i jeftiniji od zaliha kadmija i telurida.Kako su se tvornice za silicijske ploče i srodne komponente povećavale, ukupni troškovi izrade i instaliranja tehnologije su se smanjivali.Kineska vlada je također jakopodržava i subvencionirasilicijski solarni sektor u zemlji — toliko daoko 80 postosvjetskog lanca opskrbe solarne proizvodnje sada prolazi kroz Kinu.
Pad cijena panela potaknuo je globalni solarni bum.Tijekom posljednjeg desetljeća, ukupni instalirani solarni kapacitet u svijetu zabilježio je gotovo deseterostruki porast, s oko 74.000 megavata u 2011. na gotovo 714.000 megavata u 2020.premaMeđunarodna agencija za obnovljivu energiju.Sjedinjene Države čine oko jednu sedminu ukupnog svjetskog, a solarna energija je sadajedan od najvećih izvoranovih električnih kapaciteta instaliranih u SAD-u svake godine.
Slično se očekuje da će se cijena po vatu kadmijeva telurida i drugih tehnologija tankog filma smanjivati kako se proizvodnja širi.(Prvi Solar kažeda će, kada se otvori njegov novi pogon u Ohiju, tvrtka isporučivati najnižu cijenu po vatu na cijelom solarnom tržištu.) Ali cijena nije jedina metrika koja je važna, kao što trenutni problemi lanca opskrbe u industriji i zabrinutost za rad jasno pokazuju.
Mark Widmar, izvršni direktor tvrtke First Solar, rekao je da je planirano proširenje tvrtke u iznosu od 680 milijuna dolara dio većeg napora da se izgradi samodostatni lanac opskrbe i "odvoji" američku solarnu industriju od Kine.Iako paneli od kadmij telurida ne koriste nikakav polisilicij, First Solar je osjetio druge izazove s kojima se industrija suočava, poput zaostataka izazvanih pandemijom u industriji pomorskog brodarstva.U travnju je First Solar rekao investitorima da gužva u američkim lukama zaustavlja isporuke ploča iz njegovih pogona u Aziji.Povećanje proizvodnje u SAD-u omogućit će tvrtki da koristi ceste i željeznice za isporuku svojih ploča, a ne teretne brodove, rekao je Widmar.A postojeći program recikliranja za svoje solarne ploče tvrtke omogućuje višestruku ponovnu upotrebu materijala, dodatno smanjujući ovisnost o stranim opskrbnim lancima i sirovinama.
Dok First Solar proizvodi panele, znanstvenici i tvrtke i NREL-a nastavljaju testirati i poboljšavati tehnologiju kadmij telurida.U 2019. partnerirazvio novi pristupkoji uključuje "dopiranje" tankoslojnih materijala bakrom i klorom kako bi se postigla još veća učinkovitost.Ranije ovog mjeseca, NRELobjavio rezultate25-godišnjeg terenskog ispitivanja u svom objektu na otvorenom u Goldenu, Colorado.Niz od 12 panela panela od kadmij telurida radio je na 88 posto svoje izvorne učinkovitosti, što je snažan rezultat za panel koji je stajao vani više od dva desetljeća.Degradacija je "u skladu s onim što rade silikonski sustavi", prema objavi NREL-a.
Mansfield, znanstvenik NREL-a, rekao je da cilj nije zamijeniti kristalni silicij kadmijevim teluridom ili uspostaviti jednu tehnologiju kao bolju od druge."Mislim da postoji mjesto za sve njih na tržištu i svaki od njih ima svoju primjenu", rekla je."Želimo da sva energija ide u obnovljive izvore, tako da su nam zaista potrebne sve ove različite vrste tehnologije da odgovorimo na taj izazov."
Vrijeme objave: 17. rujna 2021