A maioría dos paneis solares que cobren os tellados, os campos e os desertos do mundo hoxe comparten o mesmo ingrediente: o silicio cristalino.O material, feito de polisilicio en bruto, ten forma de obleas e está conectado a células solares, dispositivos que converten a luz solar en electricidade.Recentemente, a dependencia da industria desta tecnoloxía singular converteuse nunha especie de responsabilidade.Pescozos de botella da cadea de subministraciónestán a diminuírnovas instalacións solares en todo o mundo.Principais provedores de polisilicio na rexión de Xinjiang de China:acusado de utilizar traballos forzados dos uigures- enfróntanse a sancións comerciais estadounidenses.
Afortunadamente, o silicio cristalino non é o único material que pode axudar a aproveitar a enerxía do sol.Nos Estados Unidos, científicos e fabricantes traballan para ampliar a produción de tecnoloxía solar de teluro de cadmio.O telururo de cadmio é un tipo de célula solar de "película fina" e, como ese nome indica, é moito máis delgada que unha célula de silicio tradicional.Hoxe, paneis que usan telururo de cadmiooferta preto do 40 por centodo mercado de servizos públicos estadounidenses e preto do 5 por cento do mercado solar global.E poden beneficiarse dos ventos en contra aos que se enfronta a industria solar máis ampla.
"É un momento moi volátil, especialmente para a cadea de subministración de silicio cristalino en xeral", dixo Kelsey Goss, analista de investigación solar do grupo de consultoría enerxética Wood Mackenzie."Hai un gran potencial para que os fabricantes de telururo de cadmio tomen máis cota de mercado o ano que vén".Especialmente, sinalou, xa que o sector do telururo de cadmio xa se está a ampliar.
En xuño, o fabricante solar First Solar dixo que o faríainvestir 680 millóns de dólaresnunha terceira fábrica solar de teluro de cadmio no noroeste de Ohio.Cando a instalación estea rematada, en 2025, a empresa poderá fabricar paneis solares de 6 gigavatios na zona.Isto é suficiente para alimentar aproximadamente 1 millón de fogares estadounidenses.Outra empresa solar con sede en Ohio, Toledo Solar, entrou recentemente no mercado e está a fabricar paneis de telururo de cadmio para tellados residenciais.E en xuño, o Departamento de Enerxía dos Estados Unidos e o seu Laboratorio Nacional de Enerxías Renovables, ou NREL,lanzou un programa de 20 millóns de dólarespara acelerar a investigación e facer crecer a cadea de subministración de telururo de cadmio.Un dos obxectivos do programa é axudar a illar o mercado solar estadounidense das limitacións do abastecemento global.
Os investigadores de NREL e First Solar, anteriormente chamado Solar Cell Inc., traballaron xuntos desde principios dos anos 90 para desenvolvertecnoloxía de telururo de cadmio.O cadmio e o telururo son subprodutos da fundición de minerais de zinc e do refino de cobre, respectivamente.Mentres que as obleas de silicio están conectadas entre si para facer células, o cadmio e o telururo aplícanse como unha fina capa (aproximadamente unha décima parte do diámetro dun cabelo humano) nun panel de vidro, xunto con outros materiais condutores de electricidade.First Solar, agora o maior fabricante de películas finas do mundo, forneceu paneis para instalacións solares en 45 países.
A tecnoloxía ten certas vantaxes sobre o silicio cristalino, dixo a científica de NREL Lorelle Mansfield.Por exemplo, o proceso de película fina require menos materiais que o enfoque baseado en obleas.A tecnoloxía de película fina tamén é adecuada para o seu uso en paneis flexibles, como os que cobren mochilas ou drons ou están integrados en fachadas e fiestras de edificios.É importante destacar que os paneis de película fina funcionan mellor en temperaturas quentes, mentres que os paneis de silicio poden sobrequecer e facerse menos eficientes na xeración de electricidade, dixo.
Pero o silicio cristalino ten a vantaxe noutras áreas, como a súa eficiencia media, é dicir, a porcentaxe de luz solar que os paneis absorben e converten en electricidade.Históricamente, os paneis de silicio tiveron eficiencias máis altas que a tecnoloxía de telururo de cadmio, aínda que a diferenza está reducindo.18 a 22 por cento, mentres que First Solar informou dunha eficiencia media do 18 por cento para os seus paneis comerciais máis novos.
Aínda así, a principal razón pola que o silicio dominou o mercado global é relativamente sinxela."Todo se reduce ao custo", dixo Goss."O mercado solar adoita estar moi impulsado pola tecnoloxía máis barata".
O silicio cristalino custa entre 0,24 e 0,25 dólares para producir cada watt de enerxía solar, o que é menos que outros competidores, dixo.First Solar dixo que xa non informa o custo por vatio para producir os seus paneis de telururo de cadmio, só que os custos "diminuíron significativamente" desde 2015, cando a compañía.custos informados de 0,46 dólares por vatio- e seguen baixando cada ano.Hai algunhas razóns para o relativo barato do silicio.A materia prima polisilicio, que tamén se usa en ordenadores e teléfonos intelixentes, está máis dispoñible e é máis barata que as subministracións de cadmio e telururo.A medida que as fábricas de paneis de silicio e compoñentes relacionados aumentaron, os custos xerais de fabricación e instalación da tecnoloxía diminuíron.O goberno chinés tamén ten moitoapoiados e subvencionadossector solar de silicio do país, tanto é así quepreto do 80 por centoda cadea de subministración de fabricación solar do mundo atravesa agora China.
A caída dos custos dos paneis impulsou o boom solar mundial.Durante a última década, a capacidade solar instalada total do mundo experimentou un aumento de case dez veces, de preto de 74.000 megavatios en 2011 a case 714.000 megavatios en 2020.dacordo cona Axencia Internacional de Enerxías Renovables.Os Estados Unidos representan preto dunha sétima parte do total mundial, e agora é solarunha das maiores fontesde nova capacidade eléctrica instalada nos EE.UU. cada ano.
Espérase que o custo por vatio do telururo de cadmio e outras tecnoloxías de película delgada se reduza a medida que se expande a fabricación.(Primeiro Solar dique cando se abra a súa nova instalación en Ohio, a compañía ofrecerá o custo por vatio máis baixo de todo o mercado solar.) Pero o custo non é a única métrica que importa, como deixan claro os problemas actuais da cadea de subministración e as preocupacións laborais da industria.
Mark Widmar, CEO de First Solar, dixo que a expansión prevista da compañía por 680 millóns de dólares forma parte dun esforzo maior para construír unha cadea de subministración autosuficiente e "desacoplar" a industria solar estadounidense de China.Aínda que os paneis de telururo de cadmio non usan polisilicio, First Solar sentiu outros desafíos aos que se enfronta a industria, como os atrasos inducidos pola pandemia na industria do transporte marítimo.En abril, First Solar díxolles aos investimentos que a conxestión dos portos estadounidenses estaba a suspender os envíos de paneis das súas instalacións en Asia.O aumento da produción estadounidense permitirá á compañía utilizar estradas e ferrocarrís para enviar os seus paneis, non buques de carga, dixo Widmar.E o programa de reciclaxe existente da compañía para os seus paneis solares permítelle reutilizar materiais moitas veces, reducindo aínda máis a súa dependencia de cadeas de subministración e materias primas estranxeiras.
Mentres First Solar fabrica paneis, os científicos tanto da empresa como de NREL continúan probando e mellorando a tecnoloxía de telururo de cadmio.En 2019, os sociosdesenvolveu un novo enfoqueque implica "dopar" os materiais de película fina con cobre e cloro para acadar aínda maiores eficiencias.A principios deste mes, NRELanunciou os resultadosdunha proba de campo de 25 anos nas súas instalacións ao aire libre en Golden, Colorado.Unha matriz de 12 paneis de paneis de telururo de cadmio funcionaba ao 88 por cento da súa eficiencia orixinal, un resultado contundente para un panel que permaneceu fóra durante máis de dúas décadas.A degradación "está en liña co que fan os sistemas de silicio", segundo o comunicado de NREL.
Mansfield, o científico de NREL, dixo que o obxectivo non é substituír o silicio cristalino por telururo de cadmio nin establecer unha tecnoloxía como superior á outra."Creo que hai un lugar para todos eles no mercado, e cada un ten as súas aplicacións", dixo."Queremos que toda a enerxía vaia a fontes renovables, polo que realmente necesitamos todos estes tipos diferentes de tecnoloxía para afrontar ese desafío".
Hora de publicación: 17-09-2021