Die meeste sonpanele wat die wêreld se dakke, velde en woestyne dek, deel vandag dieselfde bestanddeel: kristallyne silikon.Die materiaal, gemaak van rou polisilicon, word in wafers gevorm en in sonselle bedraad, toestelle wat sonlig in elektrisiteit omskakel.Onlangs het die bedryf se afhanklikheid van hierdie unieke tegnologie iets van 'n las geword.Knelpunte in die voorsieningskettingbesig is om stadiger te wordnuwe sonkraginstallasies wêreldwyd.Groot polisiliconverskaffers in China se Xinjiang-streek -daarvan beskuldig dat hy dwangarbeid van Uyghurs gebruik het- staar Amerikaanse handelssanksies in die gesig.
Gelukkig is kristallyne silikon nie die enigste materiaal wat kan help om die son se energie te benut nie.In die Verenigde State werk wetenskaplikes en vervaardigers daaraan om die produksie van kadmiumtelluride-sonkragtegnologie uit te brei.Kadmiumtelluried is 'n tipe "dun film" sonsel, en, soos die naam aandui, is dit baie dunner as 'n tradisionele silikonsel.Vandag, panele met behulp van kadmium tellurideverskaf sowat 40 persentvan die Amerikaanse nutskaalmark, en ongeveer 5 persent van die globale sonkragmark.En hulle kan baat vind by die winde wat die breër sonkragbedryf in die gesig staar.
"Dit is 'n baie wisselvallige tyd, veral vir die kristallyne silikonvoorsieningsketting in die algemeen," het Kelsey Goss, 'n sonkragnavorsingsontleder vir die energiekonsultantgroep Wood Mackenzie, gesê.“Daar is groot potensiaal vir kadmiumtelluriedvervaardigers om in die komende jaar meer markaandeel te neem.”Veral, het sy opgemerk, aangesien die kadmiumtelluriedsektor reeds besig is om op te skaal.
In Junie het die sonkragvervaardiger First Solar gesê dit salbelê $680 miljoenin 'n derde kadmium telluride sonkrag fabriek in die noordweste van Ohio.Wanneer die fasiliteit klaar is, in 2025, sal die maatskappy 6 gigawatt se sonpanele in die gebied kan maak.Dit is genoeg om ongeveer 1 miljoen Amerikaanse huise van krag te voorsien.Nog 'n Ohio-gebaseerde sonkragfirma, Toledo Solar, het onlangs die mark betree en maak kadmiumtelluridepanele vir residensiële dakke.En in Junie het die Amerikaanse departement van energie en sy nasionale laboratorium vir hernubare energie, of NREL,'n program van $20 miljoen van stapel gestuurom navorsing te versnel en die voorsieningsketting vir kadmiumtelluried te laat groei.Een van die doelwitte van die program is om die Amerikaanse sonkragmark te help isoleer teen globale aanbodbeperkings.
Navorsers by NREL en First Solar, voorheen Solar Cell Inc. genoem, werk sedert die vroeë 1990's saam om te ontwikkelkadmium telluride tegnologie.Kadmium en telluried is byprodukte van onderskeidelik die smelt van sinkerts en die raffinering van koper.Terwyl silikonwafels aanmekaar bedraad word om selle te maak, word kadmium en telluried as 'n dun laag - ongeveer 'n tiende van die deursnee van 'n menslike haar - op 'n ruit van glas toegedien, saam met ander elektrisiteit-geleidende materiale.First Solar, nou die wêreld se grootste dunfilmvervaardiger, het panele vir sonkraginstallasies in 45 lande verskaf.
Die tegnologie het sekere voordele bo kristallyne silikon, het Lorelle Mansfield, NREL-wetenskaplike, gesê.Die dunfilmproses vereis byvoorbeeld minder materiale as die wafer-gebaseerde benadering.Dunfilmtegnologie is ook goed geskik vir gebruik in buigsame panele, soos dié wat rugsakke of hommeltuie bedek of in geboue se fasades en vensters geïntegreer is.Wat belangrik is, is dat die dunfilmpanele beter presteer in warm temperature, terwyl silikonpanele kan oorverhit en minder doeltreffend word om elektrisiteit op te wek, het sy gesê.
Maar kristallyne silikon het die oorhand in ander gebiede, soos hul gemiddelde doeltreffendheid - wat beteken die persentasie sonlig wat panele absorbeer en in elektrisiteit omskakel.Histories het silikonpanele hoër doeltreffendheid as kadmiumtelluried-tegnologie gehad, hoewel die gaping besig is om te vernou. Vandag se industrieel vervaardigde silikonpanele kan doeltreffendheid van18 tot 22 persent, terwyl First Solar 'n gemiddelde doeltreffendheid van 18 persent vir sy nuutste kommersiële panele gerapporteer het.
Tog is die hoofrede waarom silikon die wêreldmark oorheers het, relatief eenvoudig."Dit kom alles neer op die koste," het Goss gesê."Die sonkragmark is geneig om hoogs gedryf te word deur die goedkoopste tegnologie."
Kristalliene silikon kos sowat $0,24 tot $0,25 om elke watt sonkrag te produseer, wat minder is as ander mededingers, het sy gesê.First Solar het gesê hy rapporteer nie meer die koste-per-watt om sy kadmium-telluride-panele te vervaardig nie, net dat die koste "beduidend gedaal" het sedert 2015 - toe die maatskappygerapporteerde koste van $0,46 per watt- en gaan voort om elke jaar te daal.Daar is 'n paar redes vir silikon se relatiewe goedkoopheid.Die grondstof polisilicon, wat ook in rekenaars en slimfone gebruik word, is meer algemeen beskikbaar en goedkoper as voorrade van kadmium en telluur.Namate fabrieke vir silikonpanele en verwante komponente opgeskaal het, het die algehele koste van die vervaardiging en installering van die tegnologie afgeneem.Die Chinese regering het ook swaarondersteun en gesubsidieerdie land se silikon-sonkragsektor — soveel so datsowat 80 persentvan die wêreld se sonkragvervaardigingsvoorsieningsketting loop nou deur China.
Dalende paneelkoste het die wêreldwye sonkragoplewing gedryf.Oor die afgelope dekade het die wêreld se totale geïnstalleerde sonkragkapasiteit byna tienvoudig toegeneem, van ongeveer 74 000 megawatt in 2011 tot byna 714 000 megawatt in 2020,Volgensdie Internasionale Hernubare Energie-agentskap.Die Verenigde State is verantwoordelik vir ongeveer een sewende van die wêreld se totaal, en sonkrag is noueen van die grootste bronnevan nuwe elektrisiteitskapasiteit wat elke jaar in die VSA geïnstalleer word.
Die koste per watt van kadmiumtelluried en ander dunfilmtegnologieë sal ook na verwagting krimp namate vervaardiging uitbrei.(First Solar sêdat wanneer sy nuwe Ohio-fasiliteit oopmaak, die maatskappy die laagste koste per watt op die hele sonkragmark sal lewer.) Maar koste is nie die enigste maatstaf wat saak maak nie, soos die bedryf se huidige voorsieningskettingkwessies en arbeidskwessies duidelik maak.
Mark Widmar, uitvoerende hoof van First Solar, het gesê die maatskappy se beplande uitbreiding van $680 miljoen is deel van 'n groter poging om 'n selfversorgende voorsieningsketting te bou en die Amerikaanse sonkragbedryf van China te “ontkoppel”.Alhoewel kadmiumtelluriedpanele geen polisilicon gebruik nie, het First Solar ander uitdagings ervaar wat die bedryf in die gesig staar, soos pandemie-geïnduseerde agterstande in die seevaartbedryf.In April het First Solar aan beleggers gesê dat opeenhoping by Amerikaanse hawens paneelversendings van sy fasiliteite in Asië ophou.Toenemende Amerikaanse produksie sal die maatskappy in staat stel om paaie en spoorweë te gebruik om sy panele te verskeep, nie vragskepe nie, het Widmar gesê.En die maatskappy se bestaande herwinningsprogram vir sy sonpanele stel hom in staat om materiale baie keer te hergebruik, wat sy afhanklikheid van buitelandse voorsieningskettings en grondstowwe verder verminder.
Terwyl First Solar panele uitskep, gaan wetenskaplikes by beide die maatskappy en NREL voort om kadmiumtelluried-tegnologie te toets en te verbeter.In 2019 het die vennote'n nuwe benadering ontwikkelwat behels dat die dunfilmmateriaal met koper en chloor "doop" word om selfs hoër doeltreffendheid te bereik.Vroeër hierdie maand het NRELdie resultate bekend gemaakvan 'n 25-jaar veldtoets by sy buitelugfasiliteit in Golden, Colorado.'n Verskeidenheid van 12 paneel kadmiumtelluriedpanele het 88 persent van sy oorspronklike doeltreffendheid gewerk, 'n sterk resultaat vir 'n paneel wat meer as twee dekades buite gesit het.Die agteruitgang "is in lyn met wat silikonstelsels doen," volgens die NREL-vrystelling.
Mansfield, die NREL-wetenskaplike, het gesê die doel is nie om kristallyne silikon met kadmiumtelluride te vervang of om een tegnologie beter as die ander te vestig nie."Ek dink daar is 'n plek vir almal van hulle in die mark, en hulle het elkeen hul toepassings," het sy gesê."Ons wil hê dat alle energie na hernubare bronne moet gaan, so ons het regtig al hierdie verskillende tipes tegnologie nodig om daardie uitdaging die hoof te bied."
Postyd: 17-Sep-2021