Väčšina solárnych panelov pokrývajúcich strechy, polia a púšte sveta má dnes rovnakú zložku: kryštalický kremík.Materiál vyrobený zo surového polysilikónu je tvarovaný do plátkov a zapojený do solárnych článkov, zariadení, ktoré premieňajú slnečné svetlo na elektrinu.V poslednej dobe sa závislosť priemyslu od tejto jedinečnej technológie stala niečím záväzkom.Prekážky dodávateľského reťazcaspomaľujúnové solárne inštalácie po celom svete.Hlavní dodávatelia polysilikónu v čínskom regióne Xinjiang —obvinený z využívania nútených prác od Ujgurov— čelia obchodným sankciám USA.
Našťastie kryštalický kremík nie je jediným materiálom, ktorý môže pomôcť využiť slnečnú energiu.V Spojených štátoch vedci a výrobcovia pracujú na rozšírení výroby solárnej technológie teluridu kadmia.Telurid kadmia je typ „tenkovrstvového“ solárneho článku a ako už názov napovedá, je oveľa tenší ako tradičný kremíkový článok.Dnes panely používajú telurid kadmiazásobovať asi 40 percentna americkom trhu s energetickými službami a približne 5 percent na globálnom solárnom trhu.A môžu ťažiť z protivietorov, ktorým čelí širší solárny priemysel.
"Je to veľmi nestabilné obdobie, najmä pre dodávateľský reťazec kryštalického kremíka vo všeobecnosti," povedal Kelsey Goss, analytik solárneho výskumu pre poradenskú skupinu v oblasti energetiky Wood Mackenzie."Výrobcovia teluridu kadmia majú v budúcom roku veľký potenciál získať väčší podiel na trhu."Najmä, poznamenala, keďže sektor teluridu kadmia sa už rozširuje.
V júni to povedal solárny výrobca First Solarinvestovať 680 miliónov dolárovv tretej solárnej továrni na telurid kadmia v severozápadnom Ohiu.Po dokončení zariadenia, v roku 2025, bude spoločnosť schopná vyrobiť v tejto oblasti solárne panely v hodnote 6 gigawattov.To stačí na napájanie približne 1 milióna amerických domácností.Ďalšia solárna firma so sídlom v Ohiu, Toledo Solar, nedávno vstúpila na trh a vyrába panely z teluridu kadmia pre obytné strechy.A v júni Ministerstvo energetiky USA a jeho Národné laboratórium pre obnoviteľnú energiu alebo NREL,spustila program v hodnote 20 miliónov dolárovurýchliť výskum a rozšíriť dodávateľský reťazec teluridu kadmia.Jedným z cieľov programu je pomôcť izolovať americký solárny trh od globálnych obmedzení dodávok.
Výskumníci z NREL a First Solar, predtým nazývaných Solar Cell Inc., spolupracovali od začiatku 90. rokov na vývojitechnológia teluridu kadmia.Kadmium a telurid sú vedľajšie produkty tavenia zinkových rúd a rafinácie medi.Zatiaľ čo kremíkové doštičky sú navzájom spojené, aby vytvorili bunky, kadmium a telurid sa nanášajú ako tenká vrstva – asi jedna desatina priemeru ľudského vlasu – na tabuľu skla spolu s inými materiálmi na vedenie elektriny.First Solar, v súčasnosti najväčší svetový výrobca tenkých vrstiev, dodal panely pre solárne inštalácie v 45 krajinách.
Táto technológia má oproti kryštalickému kremíku určité výhody, povedala vedkyňa NREL Lorelle Mansfieldová.Napríklad proces tenkých vrstiev vyžaduje menej materiálov ako prístup založený na plátkoch.Technológia tenkých vrstiev je tiež vhodná na použitie v flexibilných paneloch, ako sú panely, ktoré zakrývajú batohy alebo drony alebo sú integrované do fasád budov a okien.Dôležité je, že tenkovrstvové panely fungujú lepšie pri vysokých teplotách, zatiaľ čo kremíkové panely sa môžu prehrievať a stávajú sa menej efektívne pri výrobe elektriny, povedala.
Kryštalický kremík má však navrch v iných oblastiach, ako je ich priemerná účinnosť - čo znamená percento slnečného žiarenia, ktoré panely absorbujú a premieňajú na elektrinu.Historicky mali kremíkové panely vyššiu účinnosť ako technológia teluridu kadmia, hoci sa medzera zmenšuje. Dnešné priemyselne vyrábané kremíkové panely môžu dosiahnuť účinnosť18 až 22 percent, zatiaľ čo First Solar oznámila priemernú účinnosť 18 percent pre svoje najnovšie komerčné panely.
Hlavný dôvod, prečo kremík ovládol svetový trh, je však pomerne jednoduchý."Všetko závisí od nákladov," povedal Goss."Solárny trh má tendenciu byť vo veľkej miere poháňaný najlacnejšími technológiami."
Výroba každého wattu solárnej energie stojí kryštalický kremík približne 0,24 až 0,25 USD, čo je menej ako u iných konkurentov, povedala.First Solar uviedla, že už neuvádza náklady na watt na výrobu svojich panelov z teluridu kadmia, iba že náklady „výrazne klesli“ od roku 2015, keď spoločnosťuvádzané náklady 0,46 USD za watt— a naďalej každý rok klesať.Existuje niekoľko dôvodov relatívnej lacnosti kremíka.Surovina polysilikón, ktorá sa používa aj v počítačoch a smartfónoch, je dostupnejšia a lacnejšia ako dodávky kadmia a telluridu.Keď sa továrne na kremíkové panely a súvisiace komponenty zväčšili, celkové náklady na výrobu a inštaláciu technológie klesli.Čínska vláda tiež výraznepodporované a dotovanékremíkový solárny sektor krajiny – až tak veľmiasi 80 percentsvetového dodávateľského reťazca solárnej výroby teraz prechádza cez Čínu.
Klesajúce náklady na panely spôsobili globálny solárny boom.Za posledné desaťročie sa celková inštalovaná solárna kapacita na svete zvýšila takmer desaťnásobne, z približne 74 000 megawattov v roku 2011 na takmer 714 000 megawattov v roku 2020,podľaMedzinárodná agentúra pre obnoviteľnú energiu.Spojené štáty predstavujú asi jednu sedminu celosvetového počtu a solárna energia je terazjeden z najväčších zdrojovnovej elektrickej kapacity inštalovanej v USA každý rok.
Podobne sa očakáva, že náklady na watt teluridu kadmia a iných technológií tenkých vrstiev sa znížia s rozširovaním výroby.(Hovorí First Solarže keď sa otvorí jej nové zariadenie v Ohiu, spoločnosť dodá najnižšie náklady na watt na celom solárnom trhu.) Náklady však nie sú jedinou metrikou, na ktorej záleží, ako jasne ukazujú súčasné problémy dodávateľského reťazca a problémy s prácou v tomto odvetví.
Mark Widmar, generálny riaditeľ First Solar, uviedol, že plánované rozšírenie spoločnosti o 680 miliónov dolárov je súčasťou väčšieho úsilia vybudovať sebestačný dodávateľský reťazec a „oddeliť“ americký solárny priemysel od Číny.Hoci panely z teluridu kadmia nepoužívajú žiadny polysilikón, First Solar pociťuje ďalšie výzvy, ktorým toto odvetvie čelí, ako napríklad pandémiou vyvolané nevybavené položky v odvetví námornej dopravy.V apríli spoločnosť First Solar povedala investorom, že preťaženie v amerických prístavoch brzdí dodávky panelov z jej zariadení v Ázii.Zvýšenie produkcie v USA umožní spoločnosti využívať na prepravu svojich panelov cesty a železnice, nie nákladné lode, povedal Widmar.A existujúci recyklačný program spoločnosti pre jej solárne panely umožňuje jej mnohonásobné opätovné použitie materiálov, čím sa ďalej znižuje jej závislosť od zahraničných dodávateľských reťazcov a surovín.
Ako First Solar chrlí panely, vedci zo spoločnosti aj NREL pokračujú v testovaní a vylepšovaní technológie teluridu kadmia.V roku 2019 partnerivyvinuli nový prístupktorá zahŕňa „dopovanie“ tenkovrstvových materiálov meďou a chlórom, aby sa dosiahla ešte vyššia účinnosť.Začiatkom tohto mesiaca, NRELoznámili výsledky25-ročného testovania v teréne vo svojom vonkajšom zariadení v Golden, Colorado.12-panelový rad panelov z teluridu kadmia pracoval na 88 percent svojej pôvodnej účinnosti, čo je silný výsledok pre panel, ktorý sedí vonku viac ako dve desaťročia.Degradácia „je v súlade s tým, čo robia kremíkové systémy“, podľa vydania NREL.
Mansfield, vedec NREL, povedal, že cieľom nie je nahradiť kryštalický kremík teluridom kadmia alebo vytvoriť jednu technológiu ako lepšiu ako druhú."Myslím, že na trhu je miesto pre všetky z nich a každý z nich má svoje uplatnenie," povedala."Chceme, aby všetka energia išla na obnoviteľné zdroje, takže na zvládnutie tejto výzvy skutočne potrebujeme všetky tieto rôzne typy technológií."
Čas odoslania: 17. september 2021