stringtranslate.com

Фотогальваника из теллурида кадмия

Фотоэлектрическая батарея из солнечных панелей из теллурида кадмия (CdTe).

Фотоэлектрическая энергия из теллурида кадмия ( CdTe ) — это фотоэлектрическая (PV) технология, основанная на использовании теллурида кадмия в тонком полупроводниковом слое, предназначенном для поглощения и преобразования солнечного света в электричество. [1] Фотоэлектрические фотоэлектрические элементы из теллурида кадмия — единственная тонкопленочная технология с более низкой стоимостью, чем обычные солнечные элементы из кристаллического кремния в многокиловаттных системах. [1] [2] [3]

С точки зрения жизненного цикла CdTe PV имеет наименьший углеродный след , минимальное потребление воды и кратчайший срок окупаемости энергии по сравнению с любой современной фотоэлектрической технологией. [4] [5] [6] [7] Срок окупаемости энергии CdTe менее года позволяет быстрее сократить выбросы углерода без краткосрочного дефицита энергии.

Токсичность кадмия представляет собой проблему для окружающей среды во время производства и утилизации панелей. Частично это можно смягчить путем переработки модулей CdTe в конце их срока службы, [8] , поскольку существуют неопределенности относительно переработки модулей CdTe [9] [10] , а общественное мнение скептически относится к этой технологии. [11] [12] Использование редких материалов также может стать ограничивающим фактором для промышленного масштабирования технологии CdTe в среднесрочной перспективе. Содержание теллура , анионной формой которого является теллурид , сравнимо с содержанием платины в земной коре и существенно влияет на стоимость модуля. [13]

Фотоэлектрические элементы CdTe используются на некоторых крупнейших в мире фотоэлектрических электростанциях , таких как солнечная ферма Топаз . На долю технологии CdTe, составляющей 5,1% мирового производства фотоэлектрических систем, в 2013 году приходилось более половины рынка тонких пленок. [14] Известным производителем технологии тонких пленок CdTe является компания First Solar , базирующаяся в Темпе, штат Аризона .

Фон

Поперечное сечение тонкопленочного солнечного элемента CdTe.

Доминирующая фотоэлектрическая технология всегда основывалась на пластинах кристаллического кремния . Тонкие пленки и концентраторы были первыми попытками снизить затраты. Тонкие пленки основаны на использовании более тонких полупроводниковых слоев для поглощения и преобразования солнечного света. Концентраторы уменьшают количество панелей, используя линзы или зеркала, чтобы на каждую панель попадало больше солнечного света.

Первой широко разработанной технологией тонких пленок стал аморфный кремний . Однако эта технология страдает низкой эффективностью и низкой скоростью осаждения (что приводит к высоким капитальным затратам). Вместо этого в 2007 году рынок фотоэлектрических систем достиг примерно 4 гигаватт, при этом кристаллический кремний составлял почти 90% продаж. [15] По оценкам того же источника, в 2007 году было установлено около 3 гигаватт.

В этот период разработка теллурида кадмия и диселенида меди-индия или цис-сплавов продолжалась. Последний начинает производиться в объёмах 1–30 мегаватт в год из-за очень высокого КПД ячеек малой площади, приближающегося к 20% в лаборатории. [16] Эффективность ячеек CdTe приближается к 20% в лаборатории с рекордом 22,1% по состоянию на 2016 год. [17]

История

Исследования CdTe начались в 1950-х годах, [18] [19] [20] [21] [22] [23] , поскольку его запрещенная зона (~ 1,5 эВ) почти идеально соответствует распределению фотонов в солнечном спектре. с точки зрения преобразования в электроэнергию. Была разработана простая конструкция гетероперехода , в которой CdTe p-типа сочетался с сульфидом кадмия n-типа (CdS). Ячейку дополнили добавлением верхних и нижних контактов. Первыми лидерами в области эффективности ячеек CdS/CdTe были GE в 1960-х годах, а затем Kodak , Monosolar, Matsushita и AMETEK. [ нужна цитата ]

К 1981 году компания Kodak применила сублимацию в закрытом пространстве (CSS) и создала первые элементы с эффективностью 10% и первые многоячеечные устройства (12 ячеек, эффективность 8%, 30 см 2 ). [24] Monosolar [25] и AMETEK [26] использовали электроосаждение , популярный ранний метод. Matsushita начинала с трафаретной печати , но в 1990-х годах перешла на CSS. Элементы с эффективностью преобразования солнечного света в электричество около 10% производились к началу 1980-х годов на предприятиях Kodak, Matsushita, Monosolar и AMETEK. [27]

Важный шаг вперед произошел, когда ячейки были увеличены в размерах для производства продуктов большей площади, называемых модулями. Для этих продуктов требовались более высокие токи, чем для небольших ячеек, и было обнаружено, что дополнительный слой, называемый прозрачным проводящим оксидом (TCO), может облегчить движение тока через верхнюю часть ячейки (вместо металлической сетки). Один из таких TCO, оксид олова , был доступен для других целей (термоотражающие окна). Оксид олова, ставший более проводящим для фотоэлектрических систем, стал и остается нормой для фотоэлектрических модулей CdTe.

В солнечном парке Вальдполенц в Германии используются фотоэлектрические модули CdTe.

В 1992 году элементы CdTe достигли эффективности выше 15% за счет добавления буферного слоя к стеку TCO/CdS/CdTe, а затем утончения CdS, чтобы пропускать больше света. Чу использовал резистивный оксид олова в качестве буферного слоя, а затем утоньчил CdS с нескольких микрометров до менее половины микрометра. Толстый CdS, который использовался в предшествующих устройствах, блокировал около 5 мА/см 2 света, или около 20% света, используемого устройством CdTe. Дополнительный слой не ухудшил другие свойства устройства. [27]

В начале 1990-х другие игроки показали неоднозначные результаты. [27] Golden Photon в течение короткого периода времени удерживал рекорд лучшего модуля CdTe, измеренного в NREL на уровне 7,7% с использованием метода осаждения распылением. Компания Matsushita заявила, что эффективность модуля с использованием CSS составляет 11%, а затем отказалась от этой технологии. Подобная эффективность и судьба в конечном итоге произошли с BP Solar. BP использовала электроосаждение (унаследованное от Monosolar окольным путем, когда она приобрела SOHIO , покупателя Monosolar). BP Solar отказалась от CdTe в ноябре 2002 года. [28] Antec смогла производить модули с КПД около 7%, но обанкротилась, когда начала коммерческое производство во время короткого резкого спада на рынке в 2002 году. Однако по состоянию на 2014 год Antec все еще производила CdTe. Фотоэлектрические модули. [29]

Стартапы CdTe включают Toledo Solar Inc (100 мегаватт в год), Calyxo [30] (ранее принадлежавшая Q-Cells), PrimeStar Solar в Арваде, штат Колорадо (приобретена компанией First Solar у GE), [31] Arendi (Италия) ). [ нужна цитата ] Включая Antec, их общий объем производства составляет менее 70 мегаватт в год. [32] Empa , Швейцарская федеральная лаборатория испытаний и исследований материалов, занимается разработкой солнечных элементов CdTe на гибких подложках и продемонстрировала эффективность элементов 13,5% и 15,6% для гибкой пластиковой фольги и стеклянных подложек соответственно. [33]

SCI и First Solar

Наибольший коммерческий успех имела компания Solar Cells Incorporated (SCI). Ее основатель Гарольд Макмастер предполагал, что недорогие тонкие пленки будут производиться в больших масштабах. Попробовав аморфный кремний, он перешел на CdTe по настоянию Джима Нолана и основал компанию Solar Cells Inc., которая позже стала First Solar . [34] Макмастер отстаивал CdTe за его высокоскоростную и высокопроизводительную обработку. В феврале 1999 года Макмастер продал компанию компании True North Partners, которая назвала ее First Solar . [35]

В первые годы своего существования компания First Solar терпела неудачи, и первоначальная эффективность модулей была скромной - около 7%. Коммерческий продукт стал доступен в 2002 году. В 2005 году объем производства достиг 25 мегаватт. [36] Компания производила продукцию в Перрисбурге, штат Огайо, и в Германии. [37] В 2013 году компания First Solar приобрела технологию тонкопленочных солнечных панелей GE в обмен на 1,8% акций компании. [38] Сегодня First Solar производит более 3 гигаватт со средней эффективностью модуля 16,4% в 2016 году. [39]

Компания First Solar, в частности, использует процесс высокоскоростного осаждения с переносом паров вместо CSS (сублимации в закрытом пространстве) для осаждения CdTe. Это тип физического осаждения из паровой фазы , при котором CdTe сначала сублимируется в восходящей области. Затем газы Cd и Te 2 проходят через более холодную область ниже по потоку, где они конденсируются на подложке с образованием твердого CdTe. [40] Этот процесс предпочтительнее CSS, поскольку он позволяет получить пленки большей однородности и позволяет наносить их на подложку любой конфигурации. [41]

Технологии

Эффективность ячейки

Эффективность солнечных батарей

В августе 2014 года компания First Solar анонсировала устройство с эффективностью преобразования 21,1% . [42] В феврале 2016 года компания First Solar объявила, что достигла рекордной эффективности преобразования 22,1% в своих элементах CdTe. В 2014 году рекордный КПД модуля также был поднят компанией First Solar с 16,1% до 17,0%. [43] В то время компания прогнозировала, что к 2017 году средняя эффективность модуля производственной линии для ее CdTe PV составит 17%, но к 2016 году они прогнозировали эффективность модуля ближе к ~ 19,5%. [44] [45]

Чтобы достичь рекордно высокого КПД в 22%, для выравнивания запрещенной зоны используется легирование. Соединение, включающее селен в CdTe, используется в солнечных элементах для улучшения отклика квантовой эффективности для определенных длин волн света в дополнение к нелегированному CdTe. [46] Другим важным фактором такого значительного повышения эффективности является использование MgZnO (MZO) внутри клетки. В ячейке, использующей структуру CdSe x Te 1-x /CdTe, вместо CdS можно использовать MZO. CdS является источником неэффективного поглощения, в то время как MZO имеет настраиваемую ширину запрещенной зоны, которую можно оптимизировать для обеспечения высокой прозрачности и хорошего выравнивания с CdSe x Te 1-x . [47]

Оптимизация процесса

Оптимизация процесса повысила производительность и снизила затраты. Улучшения включали более широкие подложки (поскольку капитальные затраты масштабируются сублинейно и затраты на установку могут быть снижены), более тонкие слои (для экономии материала, электроэнергии и времени обработки) и лучшее использование материала (для экономии материалов и затрат на очистку). Стоимость модуля CdTe в 2014 году составляла около 72 долларов США за 1 квадратный метр (11 квадратных футов) [48] или около 90 долларов США за модуль. [ нужна цитата ]

Температура окружающей среды

Эффективность модулей измеряется в лабораториях при стандартной температуре испытаний 25 °C, однако в полевых условиях модули часто подвергаются воздействию гораздо более высоких температур. Относительно низкий температурный коэффициент CdTe защищает производительность при более высоких температурах. [49] [50] [51] Фотоэлектрические модули CdTe сокращаются вдвое по сравнению с модулями из кристаллического кремния, что приводит к увеличению годовой выработки энергии на 5-9%. [52]

Солнечное отслеживание

На сегодняшний день почти все тонкопленочные фотоэлектрические модульные системы не используют отслеживание солнечной энергии , поскольку выходная мощность модуля была слишком низкой, чтобы компенсировать капитальные и эксплуатационные затраты на отслеживание. Но относительно недорогие одноосные системы слежения могут добавить 25% мощности на установленный ватт. [53] Кроме того, в зависимости от прироста энергии трекера общая экологическая эффективность фотоэлектрической системы может быть повышена за счет снижения как системных затрат, так и воздействия на окружающую среду. [54] Это зависит от климата. Отслеживание также обеспечивает более плавное выходное плато около полудня, лучше соответствующее дневным пикам.

Материалы

Кадмий

Кадмий (Cd) , токсичный тяжелый металл, считающийся опасным веществом, является побочным продуктом добычи, плавки и переработки сульфидных цинковых руд во время рафинирования цинка , и поэтому его производство не зависит от спроса на фотоэлектрическом рынке. Фотоэлектрические модули CdTe обеспечивают выгодное и безопасное использование кадмия, который в противном случае хранился бы для будущего использования или выбрасывался бы на свалку как опасные отходы. Побочные продукты добычи полезных ископаемых можно преобразовать в стабильное соединение CdTe и безопасно инкапсулировать внутри фотоэлектрических модулей CdTe на долгие годы. Значительный рост фотоэлектрического сектора CdTe потенциально может сократить глобальные выбросы кадмия за счет вытеснения угольной и нефтяной энергетики. [55]

Теллур

Оценки производства и запасов теллура (Te) подвержены неопределенности и значительно различаются. Теллур — это редкий, умеренно токсичный металлоид, который в основном используется в качестве механической добавки к стали . Те почти исключительно получают как побочный продукт при рафинировании меди, меньшие количества - при производстве свинца и золота. Доступно лишь небольшое количество, оцениваемое примерно в 800 метрических тонн [56] в год. По данным Геологической службы США , мировое производство в 2007 году составило 135 метрических тонн. [57] Для одного гигаватта (ГВт) фотоэлектрических модулей CdTe потребуется около 93 метрических тонн (при нынешнем КПД и толщине). [58] Благодаря повышению эффективности использования материалов и увеличению переработки фотоэлектрических систем, фотоэлектрическая промышленность CdTe имеет потенциал к 2038 году полностью полагаться на теллур из переработанных модулей с истекшим сроком службы. [59] В последнее десятилетие [ когда? ] новые поставки были расположены, например, в Синьджу, Китай [60] , а также в Мексике и Швеции. [61] В 1984 году астрофизики определили теллур как самый распространенный элемент во Вселенной с атомным номером более 40. [62] [63] Некоторые подводные хребты богаты теллуром. [63] [64]

Хлорид кадмия/хлорид магния

Изготовление элемента CdTe включает тонкое покрытие хлоридом кадмия ( CdCl
2) для повышения общей эффективности ячейки. Хлорид кадмия токсичен, относительно дорог и хорошо растворим в воде, что представляет потенциальную угрозу для окружающей среды во время производства. В 2014 году исследования показали, что распространенный и безвредный хлорид магния ( MgCl
2) работает так же хорошо, как хлорид кадмия. Это исследование может привести к созданию более дешевых и безопасных элементов CdTe. [65] [66]

Безопасность

Сами по себе кадмий и теллур токсичны и канцерогенны, но CdTe образует очень стабильную кристаллическую решетку и на несколько порядков менее токсичен, чем кадмий. [67] Стеклянные пластины, окружающие материал CdTe, зажатый между ними (как и во всех коммерческих модулях), герметизируют во время пожара и не допускают выброса кадмия, если стекло не разбито. [68] [69] Все другие виды использования и воздействия, связанные с кадмием, незначительны и аналогичны по характеру и величине воздействию других материалов в более широкой фотоэлектрической цепочке создания стоимости, например, токсичным газам, свинцовому припою или растворителям (большинство из которых являются не используется в производстве CdTe). [70] [71]

Границы зерен

Граница зерна — это граница раздела между двумя зернами кристаллического материала, возникающая при встрече двух зерен. Они представляют собой разновидность кристаллического дефекта. Часто предполагается, что разница напряжений холостого хода, наблюдаемая в CdTe, по сравнению как с монокристаллическим GaAs, так и с теоретическим пределом, может быть каким-то образом связана с границами зерен внутри материала. Однако был проведен ряд исследований, которые предположили, что ГБ не только не вредны для производительности, но и могут быть полезны в качестве источников улучшенного сбора носителей. Таким образом, точная роль границ зерен в ограничении производительности солнечных элементов на основе CdTe остается неясной, и исследования по решению этого вопроса продолжаются. Однако в выращенном CdTe границы зерен вредны для производительности. Последующая обработка может изменить ситуацию, но эти эффекты следует изучать в каждом конкретном случае. [72]

Размер зерен и, следовательно, количество границ зерен в пленке CdTe зависят от температуры подложки во время осаждения пленки. Чем выше температура подложки, тем больше размер зерен и тем меньше границ зерен в пленке. Если во время осаждения используется низкая температура подложки, размер зерна обычно увеличивается путем нанесения CdCl 2 на пленку и последующего отжига. Это важнейший этап обработки, поскольку элементы, нанесенные при низких температурах, в которых отсутствует этот этап, не могут достичь эффективности преобразования выше 10%. [47]

Переработка

Фотоэлектрические модули могут прослужить от 25 до 30 лет. Неправильная утилизация фотоэлектрических модулей может привести к выбросу токсичных материалов в окружающую среду. [73] По состоянию на 2013 год в промышленности доступны только три метода дорогостоящей переработки тонкопленочных фотоэлектрических модулей. SENSE (Оценка устойчивости систем солнечной энергии) и RESOLVED (Восстановление ценных материалов солнечной энергии, обогащение и дезактивация) являются европейскими. финансируемые процедуры. SENSE опирается на механическую, химическую и термическую обработку. RESOLVED опирается главным образом на механическую обработку. Последний метод, First Solar, основан на механических и химических процессах. Механические методы переработки более экологичны, поскольку не требуют использования химикатов. [73]

Материалы, которые можно восстановить в процессе переработки, включают металлы, крепления, стекло и, в дорогостоящих случаях, весь фотоэлектрический модуль. [74]

По состоянию на 2013 год затраты на переработку модулей CdTe выше, чем перепродажа переработанных материалов. Однако возможные будущие методы переработки могут снизить стоимость за счет сокращения дорогостоящих и экологически вредных процессов. [73] Перспективные будущие методы переработки включают вулканизацию- вакуумную дистилляцию и двойной зеленый процесс. Вулканизация-вакуумная перегонка была предложена в качестве возможного процесса переработки для получения Те , который позволяет извлекать Те с чистотой до 99,92%. [75] Двойной зеленый процесс состоит почти полностью из механических процессов. [76]

В связи с экспоненциальным ростом фотоэлектрических систем количество установленных фотоэлектрических систем во всем мире значительно увеличилось. В 2005 году компания First Solar учредила первую глобальную и комплексную программу переработки в фотоэлектрической отрасли. Ее предприятия по переработке отходов работают на каждом из заводов компании First Solar и восстанавливают до 95% полупроводниковых материалов для повторного использования в новых модулях и 90% стекла для повторного использования в фотоэлектрических системах. новые изделия из стекла. [77] [78] Оценка жизненного цикла переработки модулей CdTe, проведенная Штутгартским университетом, показала снижение потребности в первичной энергии в конце срока службы с 81 МДж/м 2 до -12 МДж/м 2 , снижение около 93 МДж/м 2 , а с точки зрения потенциала глобального потепления с 6 кг CO 2 -экв./ м 2 до -2,5 CO 2 -экв./ м 2 , сокращение примерно на -8,5 CO 2 -экв. /м 2 . 2 . Эти сокращения демонстрируют весьма выгодное изменение общего экологического профиля фотоэлектрического модуля CdTe. LCA также показал, что основной вклад в рассматриваемые категории воздействия на окружающую среду вносят необходимые химикаты и энергия при обработке модулей CdTe. [79]

Воздействие на окружающую среду и здоровье

Небольшая фотоэлектрическая батарея, используемая в рамках исследования интеграции энергетических систем, продолжающегося в Национальном центре ветровых технологий (NWTC).

Фотовольтаика может помочь в сокращении токсичных выбросов и загрязнения, вызванного ископаемым топливом . [73] Выбросы от ископаемого топлива, которые влияют на глобальный климат, такие как оксиды азота (NO x ), диоксид углерода (CO 2 ) и диоксид серы (SO 2 ), не являются выбросами фотоэлектрических систем. Один гигаватт-час электроэнергии, произведенной с помощью фотоэлектрических систем, снизит выбросы SO 2 на 10 тонн, NO x на 4 тонны и CO 2 на 1000 тонн по сравнению с углем. [80]

Фотоэлектрические элементы из теллурида кадмия оказывают негативное воздействие как на работников, так и на экосистему. [81] Управление по безопасности и гигиене труда США считает материалы клеток CdTe токсичными и канцерогенными при вдыхании или проглатывании. Работники перерабатывающих предприятий могут подвергаться воздействию мелких частиц или паров Cd и вдыхать их. [80]

Предприятия по производству CdTe могут вызывать экологические проблемы в случае аварий на высокоэффективном производстве или в результате выбросов побочных продуктов при менее эффективных методах производства. [80]

В течение всего срока службы модуля он не выделяет никаких частиц или паров, если используется по назначению. Единственный способ высвободить пыль или пар из готового модуля — это воспламенение или измельчение в мелкую пыль. При воздействии температуры около 1100 °C в ходе лабораторных испытаний высвободилось от 0,4% до 0,6% содержания Cd. [74]

Общие оценки выбросов Cd в воздух могут варьироваться от 0,02 до 0,5 грамма на гигаватт-час. [74]

Ранние модули CdTe не прошли тесты на элюирование , однако более поздние модели могут пройти некоторые тесты на элюирование. Несмотря на небольшое количество Cd, ​​которое может вымываться, модули CdTe имеют низкую общую выщелачиваемость, поскольку опасные материалы внутри них заключены в два слоя стекла. Модули CdTe обладают очень плохой биоразлагаемостью . [74]

Жизнеспособность рынка

Солнечная ферма «Топаз» использует 9 миллионов CdTe-модулей. В 2014 году это была крупнейшая в мире фотоэлектрическая электростанция .

Успех фотоэлектрических систем из теллурида кадмия обусловлен низкой стоимостью, достижимой с помощью технологии CdTe, что стало возможным благодаря сочетанию адекватной эффективности с более низкой стоимостью площади модуля. Прямые затраты на производство фотоэлектрических модулей CdTe достигли 0,57 долларов США за ватт в 2013 году [82] , а капитальные затраты на новый ватт мощности составили около 0,9 долларов США за ватт (включая землю и здания) в 2008 году. [83]

Известные системы

Утверждалось, что фотоэлектрические решения на основе CdTe в коммунальном масштабе способны конкурировать с пиковыми источниками генерации на ископаемом топливе в зависимости от уровней излучения, процентных ставок и других факторов, таких как затраты на разработку. [84] Было заявлено, что недавние установки крупных фотоэлектрических систем First Solar CdTe конкурентоспособны с другими формами солнечной энергии:

Смотрите также

Ссылки и примечания

  1. ^ ab «Публикации, презентации и база данных новостей: теллурид кадмия». Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии . Проверено 23 февраля 2022 г.
  2. ^ К. Цвайбель, Дж. Мейсон, В. Фтенакис, «Большой солнечный план», Scientific American , январь 2008 г. CdTe PV — самый дешевый пример фотоэлектрических технологий, и цены составляют около 16 центов за кВтч при солнечном свете на юго-западе США.Значок закрытого доступа
  3. ^ Дальнейшее упоминание о конкурентоспособности затрат: Дэвид Бьелло, «Солнечная энергия становится легче благодаря тонкопленочной технологии», Scientific American , апрель 2008 г.
  4. ^ Викофф, Хоуп М.; Риз, Саманта Б.; Риз, Мэтью О. (20 июля 2022 г.). «Воплощенная энергия и углерод от производства теллурида кадмия и кремниевых фотоэлектрических элементов». Джоуль . 6 (7): 1710–1725. дои : 10.1016/j.joule.2022.06.006 . ISSN  2542-4785. S2CID  250205824.
  5. ^ Цзиньцин Пэн; Линь Лу; Хунсин Ян (2013). «Обзор оценки жизненного цикла окупаемости энергии и выбросов парниковых газов солнечных фотоэлектрических систем». Обзоры возобновляемой и устойчивой энергетики . 19 : 255–274. дои : 10.1016/j.rser.2012.11.035. hdl : 10397/34975.
  6. ^ В. Фтенакис; ХК Ким. (2010). «Использование воды в течение жизненного цикла при производстве электроэнергии в США». Обзоры возобновляемой и устойчивой энергетики . 14 (7): 2039–2048. дои : 10.1016/j.rser.2010.03.008.
  7. ^ де Вильд-Шолтен, Маришка (2013). «Срок окупаемости энергии и углеродный след коммерческих фотоэлектрических систем». Материалы для солнечной энергии и солнечные элементы . 119 : 296–305. doi :10.1016/j.solmat.2013.08.037.
  8. ^ Фтенакис, Василис М. (2004). «Анализ воздействия жизненного цикла кадмия при производстве фотоэлектрических систем CdTe» (PDF) . Обзоры возобновляемой и устойчивой энергетики . 8 (4): 303–334. дои : 10.1016/j.rser.2003.12.001. Архивировано (PDF) из оригинала 8 мая 2014 года.
  9. ↑ Вернер, Юрген Х. (2 ноября 2011 г.). «Токсичные вещества в фотоэлектрических модулях» (PDF) . postfreemarket.net . Институт фотоэлектрической энергии, Штутгартский университет, Германия – 21-я Международная научно-техническая конференция по фотоэлектрической энергии, 2011 г., Фукуока, Япония. п. 2. Архивировано из оригинала (PDF) 21 декабря 2014 года.
  10. ^ «Растворимость теллурида кадмия в воде в герметичном фотоэлектрическом модуле стекло-стекло» (PDF) . Государственная лаборатория стекловидного тела и AMELIO Solar, Inc., 2011 г. Архивировано из оригинала (PDF) 26 июня 2015 г.
  11. ^ "Подробная информация о безопасности тонкой пленки CdTe компании First Solar" . greentechmedia.com . 19 марта 2012 г.
  12. ^ Гостевая колонка (25 сентября 2008 г.). «Кадмий: темная сторона тонкой пленки?». gigaom.com . Архивировано из оригинала 3 сентября 2018 г. Проверено 21 декабря 2014 г.
  13. ^ «NREL: Анализ производства - Анализ ограничений поставок» . nrel.gov . 2014-01-23. Архивировано из оригинала 21 декабря 2014 г.
  14. ^ Отчет Fraunhofer ISE по фотоэлектрической энергии, 28 июля 2014 г., страницы 18,19.
  15. ^ Различные оценки мирового производства модулей в 2007 г. Архивировано 25 июля 2011 г. на Wayback Machine.
  16. ^ «NREL: Новости - рекорд делает тонкопленочные солнечные элементы конкурентоспособными по эффективности кремния» . nrel.gov .
  17. ^ "First Solar, Inc. - Новости" .
  18. ^ DA Дженни; Р. Х. Бубе (1954). «Полупроводниковый CdTe». Физ. Преподобный . 96 (5): 1190–1191. Бибкод : 1954PhRv...96.1190J. doi : 10.1103/PhysRev.96.1190.
  19. ^ Р. Х. Бубе (1955). «Фотопроводимость сульфида, селенида и теллурида цинка или кадмия». Труды ИРЭ . 43 (12): 1836–1850. doi : 10.1109/JRPROC.1955.278046. ISSN  0096-8390. S2CID  51644055.
  20. ^ Д. А. Кусано (1963). «Солнечные элементы CdTe и фотоэлектрические гетеропереходы в соединениях II-VI». Твердотельная электроника . 6 (3): 217–218. Бибкод : 1963SSEle...6..217C. дои : 10.1016/0038-1101(63)90078-9.
  21. ^ Б. Гольдштейн (1958). «Свойства фотоэлектрических пленок CdTe». Физ. Преподобный . 109 (2): 601–603. Бибкод : 1958PhRv..109..601G. дои : 10.1103/PhysRev.109.601.2.
  22. ^ Ю.А. Водаков; Г.А. Ломакина; Г.П. Наумов; Ю. П. Маслаковец (1960). «Фотоэлемент PN-перехода из CdTe». Советская физика - твердое тело . 2 (1): 1.
  23. ↑ Р. Колман, 28 июля 1964 г., патент США № 3 142 586.
  24. ^ Ю.С. Тян, 1978, Поликристаллический тонкопленочный фотоэлектрический элемент CdS/CdTe, Kodak, патент США 4,207,119 (EP0006025); Ю.С. Тян и Э.А. Перес-Альбюрн, 1982, Интегрированная матрица фотоэлектрических элементов с минимизированными потерями при коротком замыкании, Kodak, патент США № 4,315,096 . Тян особенно опубликовал патенты и важные статьи в Kodak и помог утвердить CdTe в качестве важного варианта тонких пленок.
  25. ^ Б. Базол, Э. Ценг, Р. Л. Род, 1981, Тонкопленочные фотоэлектрические элементы с гетеропереходом и методы их изготовления, патент США Monosolar 4,388,483 . Б. Базоль запатентовал многочисленные аспекты электроосаждения и контакта CdTe для Monosolar. Впоследствии Monosolar была куплена компанией SOHIO, которая затем была поглощена British Petroleum. Электроосаждение продолжалось в BP Solar примерно до 2002 года, когда оно было отменено вместе со всеми работами по производству тонких пленок в BP.
  26. ^ Питер Мейерс, первоначально работавший в Ametek, обеспечивает связь от Ametek через Solar Cells Inc. до First Solar. Он зарегистрирован на патентах Ametek, патенте США № 4,260,427 , 1981 г.; патент США 4710589 , 1987 г.; и патенты SCI/First Solar
  27. ^ abc К. Цвайбель (1995). «Тонкие пленки прошлого, настоящего и будущего» (PDF) . Нрел/Тп-413-7486 . дои : 10.2172/61140.Р. Нуфи; К. Цвайбель (2006). Высокоэффективные тонкопленочные солнечные элементы CdTe и CIGS: основные моменты и проблемы. Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии, Голден, Колорадо 80401, США. Архивировано из оригинала 7 октября 2008 г. Проверено 9 октября 2008 г.
  28. ^ Фэрли, П. (2003). «Солнечная энергия BP отказывается от тонкопленочной фотоэлектрической энергии». IEEE-спектр . 40 : 18–19. дои : 10.1109/MSPEC.2003.1159741. S2CID  26399121.
  29. ^ "Бантер лучше" . Antec-solar.de .
  30. ^ «Компания — от вчера до завтра». Каликсо . Проверено 1 августа 2015 г. 2011/02 Solar Fields LLC приобретает акции Q-Cells.
  31. ^ «First Solar приобретает IP PrimeStar Solar IP от GE, упускает доход за второй квартал и снижает руководство» . ГреннтехМедиа . 6 августа 2013 г.
  32. ^ «В то время как First Solar продолжает заниматься грузоперевозками, другие в тонкопленочных фотоэлектрических пакетах CdTe продолжают путаться» . Fabtech.org. 21 августа 2008 г.
  33. ^ «Empa CdTe — тонкие пленки и фотогальваника». Эмпа . Проверено 5 августа 2015 г.
  34. ↑ После долгого ожидания Макмастер присоединится к Залу славы, 29 апреля 2008 г.
  35. ^ Д. Х. Роуз; и другие. (октябрь 1999 г.). «Технологическое обеспечение высокопроизводительной обработки тонкопленочных CdTe-панелей» (PDF) . Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии . п. viii. НРЭЛ SR-520-27149.
  36. ^ «Первые годовые уровни производства солнечной энергии» . FirstSolar.com. 2008.[ постоянная мертвая ссылка ]
  37. ↑ Фридман, Томас Л. (5 ноября 2009 г.). Жарко, плоско и многолюдно: почему миру нужна зеленая революция и как мы можем обновить наше глобальное будущее. Пингвин Букс Лимитед. п. 388. ИСБН 978-0-14-191850-1.
  38. ^ First Solar передает GE 1,8% акций в партнерстве по производству тонких пленок. Bloomberg.com. 07.08.2013
  39. ^ «Первый годовой отчет о солнечной энергии» (PDF) .[ постоянная мертвая ссылка ]
  40. ^ Первая солнечная фотоэлектрическая технология CdTe: оценка окружающей среды, здоровья и безопасности . (2013). Национальный центр возобновляемых источников энергии (CENER), Фонд Чили. https://www.firstsolar.com/en-Emea/-/media/First-Solar/Sustainability-Documents/Sustainability-Peer-Reviews/Chile-Peer-Review---Cener_EN.ashx
  41. ^ МакКэндлесс, Б.Э.; Биркмайр, RW; Бьюкенен, Вашингтон (май 2002 г.). «Паротранспортное осаждение пленок теллурида кадмия». Протокол двадцать девятой конференции специалистов по фотоэлектрической энергии IEEE, 2002 г. стр. 547–550. дои : 10.1109/PVSC.2002.1190623. ISBN 0-7803-7471-1. S2CID  119779034.
  42. ^ «First Solar создает самый эффективный тонкопленочный фотоэлектрический элемент за всю историю» . firstsolar.com . Архивировано из оригинала 9 сентября 2014 г. Проверено 25 августа 2014 г.
  43. ^ «Первая солнечная батарея устанавливает мировой рекорд эффективности тонкопленочного модуля - 17,0 процентов» . firstsolar.com . Архивировано из оригинала 20 марта 2014 г. Проверено 20 марта 2014 г.
  44. ^ Синха, П. (2013). «Материалы жизненного цикла и управление водными ресурсами для фотоэлектрических систем CdTe». Материалы для солнечной энергии и солнечные элементы . 119 : 271–275. doi :10.1016/j.solmat.2013.08.022.
  45. ^ «Первая солнечная энергия достигла рекордной эффективности преобразования 22,1% для солнечного элемента CdTe» . Проверено 8 ноября 2016 г.
  46. ^ Повалла, Майкл; Паетель, Стефан; Альсведе, Эрик; Вюрц, Роланд; Вессендорф, Кордула Д.; Магориан Фридлмайер, Тереза ​​(01 декабря 2018 г.). «Тонкопленочные солнечные элементы, эффективность солнечных элементов которых превышает 22%: обзор материалов на основе CdTe, Cu (In, Ga) Se2 и перовскита». Обзоры прикладной физики . 5 (4): 041602. Бибкод : 2018ApPRv...5d1602P. дои : 10.1063/1.5061809. S2CID  139533600.
  47. ^ аб Ромео, Алессандро; Артеджиани, Элиза (январь 2021 г.). «Тонкопленочные солнечные элементы на основе CdTe: прошлое, настоящее и будущее». Энергии . 14 (6): 1684. doi : 10.3390/en14061684 .
  48. ^ Это число рассчитывается путем умножения эффективности (12,6%) на 1000, чтобы получить выходную мощность в ваттах на квадратный метр (126 Вт/м 2 ), а затем умножения мощности на заявленную стоимость 0,57 доллара за ватт, чтобы получить 72 доллара за м 2 .
  49. ^ "Регенеративная энергетическая система". Хансер Верлаг . 2012.
  50. ^ П. Сингх; Н. М. Равиндра (июнь 2012 г.). «Температурная зависимость производительности солнечных элементов — анализ». Материалы для солнечной энергии и солнечные элементы . 101 : 36–45. doi :10.1016/j.solmat.2012.02.019.
  51. ^ Грин, М. (август 2003 г.). «Общая температурная зависимость производительности солнечных элементов и значение для моделирования устройств». Прогресс в фотоэлектрической энергетике: исследования и приложения . 11 (5): 333–340. дои : 10.1002/pip.496. S2CID  95689582.
  52. ^ Н. Стревел; Л. Триппель; М. Глеклер (август 2012 г.). «Производительные характеристики и превосходный выход энергии первых солнечных фотоэлектрических электростанций в условиях высоких температур». Международная фотоэлектрическая энергетика .
  53. ^ «Модели и программные средства технологии параболического желоба» . 25 июля 2008 г. Архивировано из оригинала 22 сентября 2008 г. Проверено 14 октября 2008 г.Как и любая модель цен на солнечную энергию, консультативная модель солнечной энергии весьма чувствительна к предположениям. Различное солнечное освещение, налоговые ставки, процентные ставки, ставки дисконтирования, продолжительность кредита, температурные коэффициенты, ежегодные темпы деградации, начальное снижение номинальных характеристик по сравнению со стандартными условиями, эффективность инвертора, эксплуатация и техническое обслуживание и т. д. - каждое из них может иметь до 10 % влияния на затраты на единицу продукции. мощность единицы.
  54. ^ П. Синха; С. Дэйли (ноябрь 2013 г.). «Системы слежения повышают экологическую эффективность». Солнечная промышленность . Архивировано из оригинала 13 декабря 2013 г. Проверено 13 декабря 2013 г.
  55. ^ М. Раужей; В. Фтенакис (2010). «Потоки и выбросы кадмия от CdTe PV: будущие ожидания». Энергетическая политика . 38 (9): 5223–5228. doi :10.1016/j.enpol.2010.05.007.
  56. ^ «Оценка критических ресурсов тонкой пленки» . Архивировано из оригинала (файл .doc) 7 мая 2009 г.
  57. ^ «Теллур» (PDF) . Обзоры минеральных товаров . Геологическая служба США . Январь 2008 года.
  58. ^ «Первая солнечная фотоэлектрическая технология CdTe: оценка окружающей среды, здоровья и безопасности». Национальный центр возобновляемых источников энергии . Октябрь 2013. с. 32.
  59. ^ Макс Марведе; Армин Реллер (2012). «Будущие потоки переработки теллура из фотоэлектрических отходов теллурида кадмия» (PDF) . Ресурсы, сохранение и переработка . 69 (4): 35–49. doi :10.1016/j.resconrec.2012.09.003.
  60. ^ Публикации Sichuan Xinju Mineral Resource Development Co., Китай
  61. ^ Цвайбель, К. (2010). «Влияние поставок теллура на фотогальванику из теллурида кадмия». Наука . 328 (5979): 699–701. Бибкод : 2010Sci...328..699Z. дои : 10.1126/science.1189690. PMID  20448173. S2CID  29231392.
  62. ^ Б. Л. Коэн (1984). «Аномальное поведение содержания теллура». Geochimica et Cosmochimica Acta . 48 (1): 204–205. Бибкод : 1984GeCoA..48..203C. дои : 10.1016/0016-7037(84)90363-6.
  63. ^ Аб Хейн, Дж. (2004). «Глава 5 из Семинара по полезным ископаемым, кроме полиметаллических конкреций, международного района морского дна». Кобальтоносные железомарганцевые корки: глобальное распространение, состав, происхождение и исследовательская деятельность . Кингстон, Ямайка: Управление мониторинга ресурсов и окружающей среды, Международный орган по морскому дну. ISBN 978-976-610-647-8. Было высказано предположение, что Те уникален во Вселенной, поскольку его космическое распространение так же или больше, чем у любого другого элемента с атомным номером выше 40, но при этом он является одним из наименее распространенных элементов в земной коре и океане. вода."
  64. ^ Хейн, Дж.; Кощинский А.; Холлидей, А. (2003). «Глобальное распространение богатых теллуром железомарганцевых корок и модель обогащения теллура». Geochimica et Cosmochimica Acta . 67 (6): 1117–1127. Бибкод : 2003GeCoA..67.1117H. дои : 10.1016/s0016-7037(02)01279-6. Хребты встречаются на глубине 400-4000 м, где течения очищали скалы от отложений в течение миллионов лет. Корки…образуют покрытия толщиной до 250 мм.
  65. ^ Карен Филд. «Компонент соевого творога может снизить затраты на солнечные панели» . ЭЭ Таймс. 2014.
  66. ^ Майор, доктор юридических наук; Трехарн, RE; Филлипс, LJ; Дюроуз, К. (2014). «Недорогой нетоксичный этап активации после роста солнечных элементов Cd Te ». Природа . 511 (7509): 334–337. Бибкод : 2014Natur.511..334M. дои : 10.1038/nature13435. PMID  25030171. S2CID  4399087.
  67. ^ "Подробная информация о безопасности тонкой пленки CdTe компании First Solar" . Проверено 8 ноября 2016 г.
  68. ^ В. Фтенакис; М. Фурманн; Дж. Хейзер; В. Ван (2004). Экспериментальное исследование выбросов и перераспределения элементов в фотоэлектрических модулях CdTe во время пожаров (PDF) . 19-я Европейская конференция по фотоэлектрической солнечной энергии. Париж, Франция. Архивировано из оригинала (PDF) 7 октября 2008 г.
  69. ^ Бекманн, Дж.; Менненга, А. (2011). «Расчет выбросов при пожаре в фотоэлектрической системе из модулей теллурида кадмия» (Документ). Баварское агентство по охране окружающей среды.
  70. ^ В. Фтенакис; ХК Ким (2006). «Фотовольтаика CdTe: экологический профиль жизненного цикла и сравнение». Заседание Европейского общества материаловедения, симпозиум по проблемам окружающей среды . 515 (15): 5961–5963. Бибкод : 2007TSF...515.5961F. дои :10.1016/j.tsf.2006.12.138.
  71. ^ Д. Х. Роуз; и другие. (октябрь 1999 г.). «Технологическое обеспечение высокопроизводительной обработки тонкопленочных CdTe-панелей» (PDF) . Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии .
  72. ^ Майор, Джонатан Д. (2016). «Границы зерен в тонкопленочных солнечных элементах CdTe: обзор». Полупроводниковая наука и технология . 31 (9): 093001. Бибкод : 2016SeScT..31i3001M. дои : 10.1088/0268-1242/31/9/093001 .
  73. ^ abcd Джаккетта, Джанкарло; Лепорини, Мариэлла; Маркетти, Барбара (июль 2013 г.). «Оценка экологических преимуществ нового дорогостоящего процесса управления окончанием срока службы тонкопленочных фотоэлектрических модулей». Журнал чистого производства . 51 : 214–224. doi : 10.1016/j.jclepro.2013.01.022. ISSN  0959-6526.
  74. ^ abcd Фтенакис, Василис М (август 2004 г.). «Анализ воздействия жизненного цикла кадмия при производстве фотоэлектрических систем CdTe». Обзоры возобновляемой и устойчивой энергетики . 8 (4): 303–334. дои : 10.1016/j.rser.2003.12.001. ISSN  1364-0321.
  75. ^ Чжан, Сяофэн; Хуан, Даксин; Цзян, Вэньлун; Чжа, Гочжэн; Дэн, Джухай; Дэн, Пан; Конг, Сянфэн; Лю, Дачунь (январь 2020 г.). «Селективное разделение и извлечение редких металлов методом вулканизации-вакуумной перегонки отходов теллурида кадмия». Технология разделения и очистки . 230 : 115864. doi : 10.1016/j.seppur.2019.115864 . ISSN  1383-5866.
  76. ^ Маркетти, Барбара; Корваро, Франческо; Джаккетта, Джанкарло; Полонара, Фабио; Кокки Грифони, Роберта; Лепорини, Мариэлла (12 февраля 2018 г.). «Двойной экологический процесс: метод переработки тонкопленочных фотоэлектрических модулей CdTe, a-Si и CIS/CIGS с низким уровнем воздействия на окружающую среду». Международный журнал устойчивой инженерии . 11 (3): 173–185. дои : 10.1080/19397038.2018.1424963. ISSN  1939-7038. S2CID  115286183.
  77. ^ «Эволюция программы переработки модулей First Solar» (PDF) . Первая Солнечная . 2013. с. 2 . Проверено 28 июля 2015 г.
  78. ^ ftp://ftp.co.imperial.ca.us/icpds/eir/campo-verde-solar/final/life-cycle-cdte.pdf [ постоянная мертвая ссылка ]
  79. ^ Хелд, М. (18 ноября 2009 г.). «Оценка жизненного цикла переработки фотоэлектрических модулей CdTe». 24-я Европейская конференция по фотоэлектрической солнечной энергии, 21–25 сентября 2009 г., Гамбург, Германия . 21–25 сентября 2009 г.: 2370–2375. doi : 10.4229/24EUPVSEC2009-3CO.7.4.
  80. ^ abc Фтенакис, В.М.; Московиц, П. Д. (январь 2000 г.). «Фотовольтаика: проблемы и перспективы окружающей среды, здоровья и безопасности». Прогресс в фотоэлектрической энергетике: исследования и приложения . 8 (1): 27–38. doi :10.1002/(sici)1099-159x(200001/02)8:1<27::aid-pip296>3.0.co;2-8. ISSN  1062-7995.
  81. ^ Малвейни, Дастин (1 июля 2014 г.). «Являются ли зеленые рабочие места просто рабочими местами? Рассказы о кадмии в жизненном цикле фотоэлектрических систем». Геофорум . 54 : 178–186. doi :10.1016/j.geoforum.2014.01.014. ISSN  0016-7185.
  82. ^ «Первые солнечные отчеты о крупнейшем квартальном снижении стоимости модуля CdTe на ватт с 2007 года» . ЧистаяТехника . 07.11.2013.
  83. ^ Презентация Pacific Crest, 3–5 августа 2008 г. [ постоянная мертвая ссылка ]
  84. ^ «Подключенные к сети энергосистемы» . Веб-сайт . Первая Солнечная.
  85. ^ «Агуа Кальенте (ограниченный доступ)» . Первая Солнечная.
  86. ^ http://www.power-technology.com Крупнейшие в мире солнечные электростанции, 29 августа 2013 г.
  87. ^ аб «Проекты». Первая Солнечная.
  88. ^ «Отчет на juwi.de» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 13 января 2012 г. (401 КБ)
  89. ^ "Объявление Belectric для прессы" (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 13 января 2015 г. Проверено 6 января 2015 г. (525 КБ)
  90. ^ «First Solar объявляет о двух солнечных проектах с Эдисоном в Южной Калифорнии» . Semiconductor-Today.com. 17 июля 2008 г.
  91. ^ «Коммунальное предприятие Калифорнии установит 250 МВт солнечной энергии на крыше» . Устойчивый бизнес.com. 27 марта 2008 г. Архивировано из оригинала 7 мая 2009 г. Проверено 6 апреля 2009 г.

дальнейшее чтение