stringtranslate.com

Фотоэлектрические элементы на основе теллурида кадмия

Фотоэлектрическая матрица из солнечных панелей на основе теллурида кадмия (CdTe)

Фотоэлектрические элементы на основе 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 элементы на основе 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 , наименьшее потребление воды и самый короткий срок окупаемости энергии среди всех современных фотоэлектрических технологий. [4] [5] [6] [7] Срок окупаемости энергии CdTe менее года позволяет быстрее сокращать выбросы углерода без краткосрочного дефицита энергии.

Токсичность кадмия является экологической проблемой во время производства и при 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] и общественное мнение скептически относится к этой технологии. [11] [12] Использование редких материалов также может стать ограничивающим фактором для промышленной масштабируемости технологии CdTe в среднесрочной перспективе. Распространенность теллура , анионной формой которого является теллурид , сопоставима с распространенностью платины в земной коре и вносит значительный вклад в стоимость модуля. [13]

Фотоэлектрические элементы CdTe используются в некоторых крупнейших в мире фотоэлектрических электростанциях , таких как Topaz Solar Farm . С долей в 5,1% мирового производства фотоэлектрических элементов, технология CdTe заняла более половины рынка тонких пленок в 2013 году. [14]

Фон

Поперечное сечение тонкопленочного солнечного элемента CdTe.

Доминирующая технология PV всегда основывалась на кристаллических кремниевых пластинах. Тонкие пленки и концентраторы были ранними 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 направить больше солнечного света на каждую панель.

Первой широко развитой технологией тонкой пленки был аморфный кремний . Однако эта технология страдает от низкой эффективности и медленной скорости осаждения (что приводит к высоким капитальным затратам). Вместо этого рынок фотоэлектрических систем достиг около 4 гигаватт в 2007 году, при этом кристаллический кремний составлял почти 90% продаж. [15] Тот же источник подсчитал, что в 2007 году было установлено около 3 гигаватт.

В течение этого периода теллурид кадмия и диселенид меди и индия или CIS-сплавы оставались в стадии разработки. Последние начинают производиться в объемах 1–30 мегаватт в год из-за очень высокой эффективности ячеек малой площади, приближающейся к 20% в лаборатории. [16] Эффективность ячеек CdTe приближается к 20% в лаборатории с рекордным показателем 22,1% по состоянию на 2016 год. [17]

История

Исследования CdTe начались еще 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 электричество. Была разработана простая конструкция гетероперехода , в которой p-тип CdTe был сопоставлен с n-типом сульфида кадмия (CdS). Ячейка была завершена путем добавления верхних и нижних контактов. Ранними лидерами в эффективности ячеек CdS/CdTe были GE в 1960-х годах, а затем Kodak , Monosolar, Matsushita и AMETEK. [ необходима цитата ]

К 1981 году Kodak использовал сублимацию в закрытом пространстве (CSS) и создал первые 10% эффективные элементы и первые многоэлементные устройства (12 элементов, 8% эффективности, 30 см2 ) . [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% были произведены к началу 1980-х годов в Kodak, Matsushita, Monosolar и AMETEK. [27]

Важный шаг вперед произошел, когда ячейки были увеличены в размерах, чтобы сделать продукты большей площади, называемые модулями. Эти продукты требовали более высоких токов, чем небольшие ячейки, 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 применений (теплоотражающие окна). Сделанный более проводящим для PV, оксид олова стал и остается нормой в CdTe PV-модулях.

Солнечная электростанция промышленного масштаба в Вальдполенце (Германия) использует фотоэлектрические модули CdTe

Ячейки CdTe достигли эффективности свыше 15% в 1992 году, добавив буферный слой к стеку TCO/CdS/CdTe, а затем утончив CdS, чтобы пропускать больше света. Чу использовал резистивный оксид олова в качестве буферного слоя, а затем утончил CdS с нескольких микрометров до менее половины микрометра в толщину. Толстый CdS, который использовался в предыдущих устройствах, блокировал около 5 мА/см 2 света, или около 20% света, используемого устройством CdTe. Дополнительный слой не повлиял на другие свойства устройства. [27]

В начале 1990-х годов другие игроки получили неоднозначные результаты. [27] Golden Photon удерживал рекорд на короткий период для лучшего модуля CdTe, измеренного в NREL на уровне 7,7% с использованием метода распылительного осаждения. Matsushita заявила об эффективности модуля в 11% с использованием CSS, а затем отказалась от этой технологии. Похожая эффективность и судьба в конечном итоге постигли BP Solar. BP использовала электроосаждение (унаследованное от Monosolar окольным путем, когда она купила SOHIO , покупателя Monosolar). BP Solar отказалась от CdTe в ноябре 2002 года. [28] Antec смогла производить модули с эффективностью около 7%, но обанкротилась, когда начала производить их в коммерческих целях во время короткого, резкого спада рынка в 2002 году. Однако по состоянию на 2014 год Antec все еще производила фотоэлектрические модули CdTe. [29]

Стартапы CdTe включают Toledo Solar Inc (100 мегаватт в год), Calyxo [30] (ранее принадлежала Q-Cells), PrimeStar Solar в Арваде, штат Колорадо (приобретена First Solar у GE), [31] Arendi (Италия). [ требуется ссылка ] Включая Antec, их общее производство составляет менее 70 мегаватт в год. [32] Empa , Швейцарская федеральная лаборатория по испытаниям и исследованиям материалов, фокусируется на разработке 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

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

В первые годы First Solar терпела неудачи, и начальная эффективность модулей была скромной, около 7%. Коммерческий продукт стал доступен в 2002 году. Производство достигло 25 мегаватт в 2005 году. [36] Компания производила в Перрисбурге, Огайо и Германии. [37] В 2013 году 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]

First Solar в частности использует высокоскоростной процесс осаждения паров вместо CSS (сублимация в закрытом пространстве) для осаждения CdTe. Это тип физического осаждения паров , где CdTe сначала сублимируется в области выше по потоку. Затем газы Cd и Te 2 протекают через более холодную область ниже по потоку, где они конденсируются на подложке, образуя твердый CdTe. [40] Этот процесс предпочтительнее CSS, поскольку он производит пленки большей однородности и позволяет производить осаждение на любой конфигурации подложки. [41]

Технологии

Эффективность ячейки

Эффективность солнечных элементов

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

Для достижения этих рекордно высоких показателей эффективности в 22% используется легирование для градуировки ширины запрещенной зоны. Соединение, включающее селен в CdTe, используется в солнечной ячейке для улучшения отклика квантовой эффективности для определенных длин волн света, в дополнение к нелегированному CdTe. [46] Другим основным фактором, способствующим этому значительному увеличению эффективности, является использование MgZnO (MZO) в ячейке. В ячейке, использующей структуру CdSe x Te 1−x /CdTe, MZO может использоваться вместо CdS. CdS является источником неэффективного поглощения, в то время как MZO имеет настраиваемую запрещенную зону, которая может быть оптимизирована для высокой прозрачности и хорошего выравнивания с CdSe x Te 1−x . [47]

Оптимизация процесса

Оптимизация процесса улучшила производительность и снизила затраты. Улучшения включали более широкие подложки (поскольку капитальные затраты масштабируются сублинейно, а 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 составила около 72 долларов за 1 квадратный метр (11 кв. футов), [48] или около 90 долларов за модуль. [ требуется цитата ]

Температура окружающей среды

Эффективность модулей измеряется в лабораториях при стандартных температурах тестирования 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 испытывают половину снижения по сравнению с кристаллическими кремниевыми модулями, что приводит к увеличению годовой выработки энергии на 5-9%. [52]

Отслеживание Солнца

Почти все системы тонкопленочных фотоэлектрических модулей на сегодняшний день не были системами слежения за солнцем , поскольку выходная мощность модуля была слишком низкой, чтобы компенсировать капитальные и эксплуатационные расходы на трекер. Но относительно недорогие одноосные системы слежения могут добавить 25% выходной мощности на установленный ватт. [53] Кроме того, в зависимости от коэффициента усиления 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 плато выходной мощности около полудня, лучше совпадающее с пиками после полудня.

Материалы

Кадмий

Кадмий (Cd) , токсичный тяжелый металл , считающийся опасным веществом, является побочным продуктом добычи, плавки и очистки сульфидных руд цинка во время очистки цинка , и поэтому его производство не зависит от спроса на рынке фотоэлектрических систем. Фотоэлектрические модули CdTe обеспечивают выгодное и безопасное использование кадмия, который в противном случае хранился бы для будущего использования или утилизировался бы на свалках как опасные отходы. Побочные продукты добычи могут быть преобразованы в стабильное соединение CdTe и безопасно инкапсулированы внутри солнечных фотоэлектрических модулей CdTe на годы. Значительный рост в секторе фотоэлектрических систем CdTe имеет потенциал для сокращения глобальных выбросов кадмия за счет замены угля и нефти в производстве электроэнергии. [55]

Теллур

Оценки производства и запасов теллура (Te) подвержены неопределенности и значительно различаются. Теллур — редкий, умеренно токсичный металлоид, который в основном используется в качестве добавки для обработки стали . Te почти исключительно получают как побочный продукт при очистке меди, а меньшие количества — при добыче свинца и золота. Доступно лишь небольшое количество, оцениваемое примерно в 800 метрических тонн [56] в год. По данным USGS , мировое производство в 2007 году составило 135 метрических тонн. [57] Для производства одного гигаватта (ГВт) фотоэлектрических модулей CdTe потребуется около 93 метрических тонн (при текущей эффективности и толщине). [58] Благодаря повышению эффективности материалов и увеличению переработки фотоэлектрических модулей, к 2038 году у фотоэлектрической отрасли CdTe есть потенциал полностью полагаться на теллур из переработанных модулей с истекшим сроком эксплуатации. [59] За последнее десятилетие [ когда? ] , новые месторождения были обнаружены, например, в Синджу, 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, представляя 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 более дешевым и безопасным элементам CdTe. [65] [66]

Безопасность

Сами по себе кадмий и теллур токсичны и канцерогенны, но CdTe образует кристаллическую решетку, которая отличается высокой стабильностью и на несколько порядков менее токсична, чем кадмий. [67] Стеклянные пластины, окружающие материал CdTe, зажатый между ними (как во всех коммерческих модулях), герметизируются во время пожара и не допускают выброса кадмия, если только стекло не разбито. [68] [69] Все другие виды использования и воздействия, связанные с кадмием, незначительны и аналогичны по характеру и величине воздействиям от других материалов в более широкой цепочке создания стоимости фотоэлектрических систем, например, токсичных газов, свинцового припоя или растворителей (большинство из которых не используются в производстве CdTe). [70] [71]

Границы зерен

Граница зерен — это интерфейс между двумя зернами кристаллического материала, который возникает, когда встречаются два зерна. Они представляют собой тип кристаллического дефекта. Часто предполагается, что зазор напряжения холостого хода, наблюдаемый в CdTe, по сравнению как с монокристаллическим GaAs, так и с теоретическим пределом, может быть каким-то образом обусловлен границами зерен внутри материала. Однако был проведен ряд исследований, которые предположили, что ГЗ не только не вредят 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 продолжаются исследования для решения этого вопроса. Однако в выращенном CdTe границы зерен вредят производительности. Последующая обработка может изменить это, но эти эффекты следует изучать в каждом конкретном случае. [72]

Размер зерен и, таким образом, количество границ зерен в пленке CdTe зависят от температуры подложки во время осаждения пленки. Чем выше температура подложки, тем больше размер зерна и меньше количество границ зерен в пленке. Если во время осаждения используется низкая температура подложки, размер зерна обычно увеличивается путем осаждения CdCl 2 на пленку и последующего отжига. Это важный этап обработки, так как ячейки, осажденные при низких температурах, в которых отсутствует этот этап, не способны 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 для тонкопленочных фотоэлектрических модулей в промышленном масштабе доступны только три метода высокоценной переработки. SENSE (Оценка устойчивости систем солнечной энергии) и RESOLVED (Восстановление ценных материалов SOLar, обогащение и дезактивация) являются финансируемыми Европой процедурами. SENSE опирается на механическую, химическую и термическую обработку. RESOLVED опирается в основном на механическую обработку. Последний метод, First Solar, опирается на механические и химические процессы. Механические методы переработки более экологичны, поскольку не опираются на использование химикатов. [73]

Материалы, которые могут быть восстановлены в процессе переработки, включают металлы, крепления, стекло и, в особо ценных случаях, весь фотоэлектрический модуль. [74]

По состоянию на 2013 год затраты на переработку модулей CdTe выше, чем на перепродажу переработанных материалов. Однако возможные будущие методы переработки могут снизить стоимость за счет сокращения дорогостоящих и неблагоприятных для окружающей среды процессов. [73] Перспективные будущие методы переработки включают вулканизацию - вакуумную дистилляцию и Double Green Process. Вулканизация-вакуумная дистилляция была предложена как возможный процесс переработки для получения Te и может извлекать Te с чистотой до 99,92%. [75] Double Green Process состоит почти полностью из механических процессов. [76]

Из-за экспоненциального роста фотоэлектричества количество установленных во всем мире фотоэлектрических систем значительно возросло. First Solar создала первую глобальную и всеобъемлющую программу переработки в фотоэлектрической промышленности в 2005 году. Ее перерабатывающие мощности работают на каждом из производственных заводов First Solar и извлекают до 95% полупроводникового материала для повторного использования в новых модулях и 90% стекла для повторного использования в новых стеклянных изделиях. [77] [78] Оценка жизненного цикла переработки модулей CdTe, проведенная Университетом Штутгарта, показала снижение первичного спроса на энергию в конце срока службы с 81 МДж/м 2 до -12 МДж/м 2 , снижение примерно на 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 , снижение примерно на -8,5 CO 2 -экв./ м 2 . Эти сокращения показывают весьма полезное изменение в общем экологическом профиле фотоэлектрического модуля CdTe. LCA также показал, что основные факторы, влияющие на рассматриваемые категории воздействия на окружающую среду, обусловлены необходимыми химикатами и энергией в процессе обработки модулей CdTe. [79]

Воздействие на окружающую среду и здоровье

Небольшая фотоэлектрическая батарея, используемая в рамках исследований по интеграции энергетических систем, проводимых в Национальном центре ветровых технологий (NWTC)

Фотоэлектричество может помочь в снижении токсичных выбросов и загрязнения, вызванных ископаемым топливом . [73] Выбросы от ископаемого топлива, которые влияют на глобальный климат, такие как оксиды азота (NOx ) , углекислый газ (CO2 ) и диоксид серы (SO2 ) , не выбрасываются PV. Один гигаватт-час электроэнергии, произведенной PV, сократит выбросы SO2 на 10 тонн, NOx на 4 тонны и CO2 на 1000 тонн по сравнению с углем. [80]

Фотоэлектрические элементы на основе теллурида кадмия оказывают негативное воздействие как на рабочих, так и на экосистему. [81] При вдыхании или проглатывании материалы элементов CdTe считаются токсичными и канцерогенными Управлением по охране труда и технике безопасности США. Рабочие на перерабатывающих предприятиях могут подвергаться воздействию и вдыхать мелкие частицы или пары Cd. [80]

Предприятия по производству CdTe могут стать причиной экологических проблем, когда происходят аварии на высокоэффективном производстве или из-за выбросов побочных продуктов при менее эффективных методах производства. [80]

В течение срока службы модуля он не будет выделять никаких частиц или паров, если используется по назначению. Единственный способ для готового модуля выделить пыль или пар — это его поджечь или измельчить в мелкую пыль. При воздействии температур около 1100 °C в лабораторных испытаниях было выделено от 0,4% до 0,6% содержания Cd. [74]

Оценки общего объема выбросов Cd в атмосферу могут варьироваться от 0,02 до 0,5 грамма на гигаватт-час. [74]

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

Жизнеспособность рынка

Topaz Solar Farm использует 9 миллионов CdTe-модулей. Это была крупнейшая в мире фотоэлектрическая станция в 2014 году.

Успех кадмиево-теллуридофотоэлектрических систем был обусловлен низкой стоимостью, достижимой с технологией CdTe, что стало возможным благодаря сочетанию адекватной эффективности с более низкими затратами на площадь модуля. Прямая стоимость производства для CdTe фотоэлектрических модулей достигла $0,57 за ватт в 2013 году, [82] а капитальные затраты на новый ватт мощности составили около $0,9 за ватт (включая землю и здания) в 2008 году. [83]

Известные системы

Было заявлено, что решения CdTe PV для коммунальных нужд способны конкурировать с пиковыми источниками генерации на ископаемом топливе в зависимости от уровней освещенности, процентных ставок и других факторов, таких как затраты на разработку. [84] Недавние установки крупных First Solar CdTe PV систем были заявлены как конкурентоспособные с другими формами солнечной энергии:

Смотрите также

Ссылки и примечания

  1. ^ ab "База данных публикаций, презентаций и новостей: Теллурид кадмия". Национальная лаборатория возобновляемой энергии . Получено 23 февраля 2022 г.
  2. ^ K. Zweibel, J. Mason, V. Fthenakis, «A Solar Grand Plan», Scientific American , январь 2008 г. CdTe PV — самый дешевый пример фотоэлектрических технологий, и цены составляют около 16¢/кВт·ч при солнечном свете юго-запада США.Значок закрытого доступа
  3. ↑ Дальнейшее упоминание о конкурентоспособности затрат: Дэвид Биелло, «Солнечная энергия становится светлее с помощью тонкопленочной технологии», Scientific American , апрель 2008 г.
  4. ^ Wikoff, Hope M.; Reese, Samantha B.; Reese, Matthew O. (2022-07-20). «Воплощенная энергия и углерод от производства теллурида кадмия и кремниевых фотоэлектрических элементов». Joule . 6 (7): 1710–1725. Bibcode :2022Joule...6.1710W. doi : 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. Bibcode : 2013RSERv..19..255P. doi : 10.1016/j.rser.2012.11.035. hdl : 10397/34975.
  6. ^ V. Fthenakis; HC Kim. (2010). «Использование воды в течение жизненного цикла при производстве электроэнергии в США». Обзоры возобновляемой и устойчивой энергетики . 14 (7): 2039–2048. Bibcode : 2010RSERv..14.2039F. doi : 10.1016/j.rser.2010.03.008.
  7. ^ de Wild-Scholten, Mariska (2013). «Время окупаемости энергии и углеродный след коммерческих фотоэлектрических систем». Solar Energy Materials & Solar Cells . 119 : 296–305. doi :10.1016/j.solmat.2013.08.037.
  8. ^ Fthenakis, Vasilis M. (2004). "Анализ влияния жизненного цикла кадмия в производстве фотоэлектрических систем на основе CdTe" (PDF) . Renewable and Sustainable Energy Reviews . 8 (4): 303–334. Bibcode :2004RSERv...8..303F. doi :10.1016/j.rser.2003.12.001. Архивировано (PDF) из оригинала 8 мая 2014 г.
  9. ^ Вернер, Юрген Х. (2 ноября 2011 г.). «Токсичные вещества в фотоэлектрических модулях» (PDF) . postfreemarket.net . Институт фотоэлектричества, Штутгартский университет, Германия — 21-я Международная конференция по фотоэлектрической науке и технике 2011 г., Фукуока, Япония. стр. 2. Архивировано из оригинала (PDF) 21 декабря 2014 г.
  10. ^ "Растворимость теллурида кадмия в воде в герметичном фотоэлектрическом модуле со стеклом" (PDF) . Vitreous State Laboratory и AMELIO Solar, Inc. 2011. Архивировано из оригинала (PDF) 2015-06-26.
  11. ^ "Подробная информация о безопасности тонкой пленки CdTe компании First Solar". greentechmedia.com . 2012-03-19.
  12. ↑ Гостевая колонка (25.09.2008). «Кадмий: темная сторона тонкой пленки?». gigaom.com . Архивировано из оригинала 03.09.2018 . Получено 21.12.2014 .
  13. ^ "NREL: Анализ производства - Анализ ограничений поставок". nrel.gov . 2014-01-23. Архивировано из оригинала 2014-12-21.
  14. ^ Fraunhofer ISE Photovoltaics Report, 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 с кремниевыми". nrel.gov .
  17. ^ "First Solar, Inc. - Новости".
  18. ^ DA Jenny; RH Bube (1954). «Полупроводниковый CdTe». Phys. Rev. 96 ( 5): 1190–1191. Bibcode :1954PhRv...96.1190J. doi :10.1103/PhysRev.96.1190.
  19. ^ RH Bube (1955). «Фотопроводимость сульфида, селенида и теллурида цинка или кадмия». Труды IRE . 43 (12): 1836–1850. doi :10.1109/JRPROC.1955.278046. ISSN  0096-8390. S2CID  51644055.
  20. ^ DA Cusano (1963). "CdTe Solar Cells and PV Heterojunctions in II-VI Compounds". Solid State Electronics . 6 (3): 217–218. Bibcode : 1963SSEle...6..217C. doi : 10.1016/0038-1101(63)90078-9.
  21. ^ Б. Голдштейн (1958). «Свойства фотоэлектрических пленок CdTe». Phys. Rev. 109 ( 2): 601–603. Bibcode :1958PhRv..109..601G. doi :10.1103/PhysRev.109.601.2.
  22. ^ Я. А. Водаков; Г. А. Ломакина; Г. П. Наумов; Ю. П. Маслаковец (1960). "Фотоэлемент с p-n-переходом из CdTe". Советская физика - Твердое тело . 2 (1): 1.
  23. ↑ Р. Колман, 28 июля 1964 г. Патент США 3,142,586
  24. ^ YS Tyan, 1978, Поликристаллический тонкопленочный фотоэлектрический элемент CdS/CdTe, Kodak, патент США 4,207,119 (EP0006025); YS Tyan и EA Perez-Albuerne, 1982, Интегрированная решетка фотоэлектрических элементов с минимальными потерями при коротком замыкании, Kodak, патент США 4,315,096 . Tyan особенно опубликовал как патенты, так и статьи, имеющие значение в Kodak, и помог утвердить CdTe как важный вариант тонкой пленки.
  25. ^ B. Basol, E. Tseng, RL Rod, 1981, Тонкопленочные гетеропереходные фотоэлектрические элементы и методы их изготовления, патент США Monosolar 4,388,483 . B. Basol запатентовал многочисленные аспекты электроосаждения и контактирования CdTe для Monosolar. Впоследствии Monosolar была куплена SOHIO, которая затем была поглощена British Petroleum. Электроосаждение продолжалось в BP Solar примерно до 2002 года, когда оно было отменено вместе со всеми тонкопленочными работами в BP.
  26. ^ Питер Мейерс, изначально работавший в Ametek, представляет собой нить, тянущуюся от Ametek через Solar Cells Inc. к First Solar. Он имеет патенты Ametek: патент США 4,260,427 , 1981; патент США 4,710,589 , 1987; и патенты SCI/First Solar
  27. ^ abc K. Zweibel (1995). "Тонкие пленки: прошлое, настоящее и будущее" (PDF) . Nrel/Tp-413-7486 . doi :10.2172/61140.R. Noufi; K. Zweibel (2006). Высокоэффективные тонкопленочные солнечные элементы CdTe и CIGS: основные моменты и проблемы. Национальная лаборатория возобновляемой энергии, Голден, CO 80401, США. Архивировано из оригинала 2008-10-07 . Получено 2008-10-09 .
  28. ^ Фэрли, П. (2003). «BP solar diches thin-film photovoltaics». IEEE Spectrum . 40 : 18–19. doi : 10.1109/MSPEC.2003.1159741. S2CID  26399121.
  29. ^ "Бантер лучше" . Antec-solar.de .
  30. ^ "Company—Yesterday to Tomorrow". Calyxo . Получено 1 августа 2015 г. 2011/02 Solar Fields LLC приобретает акции Q-Cells
  31. ^ "First Solar приобретает IP PrimeStar Solar компании GE, не достигает выручки за второй квартал и снижает прогноз". GrenntechMedia . 6 августа 2013 г.
  32. ^ "В то время как First Solar продолжает грузоперевозки, другие в области тонкопленочных фотоэлектрических модулей CdTe продолжают барахтаться". Fabtech.org. 2008-08-21.
  33. ^ "Empa CdTe—Тонкие пленки и фотоэлектрические элементы". Empa . Получено 5 августа 2015 г. .
  34. ↑ После долгого ожидания Макмастер присоединится к Залу славы, 29 апреля 2008 г.
  35. ^ DH Rose; и др. (октябрь 1999 г.). "Технологическая поддержка высокопроизводительной обработки тонкопленочных панелей CdTe" (PDF) . Национальная лаборатория возобновляемой энергии . стр. viii. NREL SR-520-27149.
  36. ^ "Годовые уровни производства First Solar". 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. Penguin Books Limited. стр. 388. ISBN 978-0-14-191850-1.
  38. ^ First Solar дает GE 1,8% акций в тонкопленочном партнерстве. bloomberg.com. 2013-08-07
  39. ^ «Первый годовой отчет по солнечной энергетике» (PDF) .[ постоянная мертвая ссылка ]
  40. ^ Первая солнечная фотоэлектрическая технология CdTe: оценка окружающей среды, здоровья и безопасности . (2013). Национальный центр возобновляемой энергии (CENER), Fundacion Chile. https://www.firstsolar.com/en-Emea/-/media/First-Solar/Sustainability-Documents/Sustainability-Peer-Reviews/Chile-Peer-Review---Cener_EN.ashx
  41. ^ МакКэндлесс, BE; Биркмайр, RW; Бьюкенен, WA (май 2002 г.). "Осадконакопление пленок теллурида кадмия методом переноса паров". Протокол двадцать девятой конференции специалистов IEEE по фотоэлектричеству, 2002 г. стр. 547–550. doi :10.1109/PVSC.2002.1190623. ISBN 0-7803-7471-1. S2CID  119779034.
  42. ^ "First Solar создает самую эффективную тонкопленочную фотоэлектрическую ячейку за всю историю". firstsolar.com . Архивировано из оригинала 2014-09-09 . Получено 2014-08-25 .
  43. ^ "First Solar Sets Thin-Film Module Efficiency World Record - 17.0 Percent". firstsolar.com . Архивировано из оригинала 2014-03-20 . Получено 2014-03-20 .
  44. ^ Синха, П. (2013). «Материалы жизненного цикла и управление водными ресурсами для фотоэлектрических систем на основе CdTe». Материалы для солнечной энергетики и солнечные элементы . 119 : 271–275. Bibcode : 2013SEMSC.119..271S. doi : 10.1016/j.solmat.2013.08.022.
  45. ^ "Первый солнечный элемент достиг рекордной эффективности преобразования 22,1% для CdTe солнечной батареи" . Получено 2016-11-08 .
  46. ^ Powalla, Michael; Paetel, Stefan; Ahlswede, Erik; Wuerz, Roland; Wessendorf, Cordula D.; Magorian Friedlmeier, Theresa (2018-12-01). "Тонкопленочные солнечные элементы, эффективность которых превышает 22%: обзор материалов на основе CdTe, Cu(In,Ga)Se2- и перовскита". Applied Physics Reviews . 5 (4): 041602. Bibcode : 2018ApPRv...5d1602P. doi : 10.1063/1.5061809. S2CID  139533600.
  47. ^ ab Romeo, Alessandro; Artegiani, Elisa (январь 2021 г.). «Тонкопленочные солнечные элементы на основе CdTe: прошлое, настоящее и будущее». Energies . 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 долл. США за ватт, чтобы получить 72 долл. США/м 2
  49. ^ "Регенеративная энергетическая система". Хансер Верлаг . 2012.
  50. ^ P. Singh; NM Ravindra (июнь 2012 г.). «Температурная зависимость производительности солнечных элементов — анализ». Solar Energy Materials and Solar Cells . 101 : 36–45. Bibcode :2012SEMSC.101...36S. doi :10.1016/j.solmat.2012.02.019.
  51. ^ Грин, М. (август 2003 г.). «Общая температурная зависимость производительности солнечных элементов и ее значение для моделирования устройств». Прогресс в фотовольтаике: исследования и приложения . 11 (5): 333–340. doi :10.1002/pip.496. S2CID  95689582.
  52. ^ Н. Стрвел; Л. Триппель; М. Глеклер (август 2012 г.). «Характеристика производительности и превосходная выработка энергии первых солнечных фотоэлектрических электростанций в условиях высоких температур». Photovoltaics International .
  53. ^ "Модели и программные средства технологии параболического желоба". 2008-07-25. Архивировано из оригинала 2008-09-22 . Получено 2008-10-14 .Как и любая модель цен на солнечную энергию, модель Solar Advisory весьма чувствительна к допущениям. Различные показатели солнечного света, налоговые ставки, процентные ставки, ставки дисконтирования, сроки кредитования, температурные коэффициенты, годовые темпы деградации, начальное снижение рейтинга по сравнению со стандартными условиями, эффективность инвертора и O&M, а также другие факторы могут иметь до 10% влияния на стоимость единицы мощности.
  54. ^ P. Sinha; S. Dailey (ноябрь 2013 г.). «Системы слежения повышают экологическую эффективность». Солнечная промышленность . Архивировано из оригинала 2013-12-13 . Получено 2013-12-13 .
  55. ^ M. Raugei; V. Fthenakis (2010). «Потоки и выбросы кадмия от CdTe PV: будущие ожидания». Энергетическая политика . 38 (9): 5223–5228. Bibcode : 2010EnPol..38.5223R. doi : 10.1016/j.enpol.2010.05.007.
  56. ^ "Оценка критических ресурсов тонкой пленки". Архивировано из оригинала (файл .doc) 2009-05-07.
  57. ^ "Теллур" (PDF) . Обзоры минерального сырья . Геологическая служба США . Январь 2008 г.
  58. ^ «Первая солнечная фотоэлектрическая технология CdTe: оценка окружающей среды, здоровья и безопасности». Национальный центр возобновляемой энергии . Октябрь 2013 г. стр. 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. Bibcode : 2012RCR....69...35M. doi : 10.1016/j.resconrec.2012.09.003.
  60. ^ Публикации компании Sichuan Xinju Mineral Resource Development Co., Китай
  61. ^ Цвайбель, К. (2010). «Влияние поставок теллура на фотоэлектрические элементы на основе теллурида кадмия». Science . 328 (5979): 699–701. Bibcode :2010Sci...328..699Z. doi :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. ^ ab Hein, J. (2004). "Глава 5 из Workshop on Minerals other than Polymetallic Nodules of the International Seabed Area". 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 Te уникален во Вселенной, поскольку его космическое распространение столь же велико или даже больше, чем у любого другого элемента с атомным числом выше 40, однако он является одним из наименее распространенных элементов в земной коре и в океанской воде.
  64. ^ Hein, J.; Koschinsky, A.; Halliday, A. (2003). "Глобальное распространение железомарганцевых корок, богатых теллуром, и модель обогащения теллура". Geochimica et Cosmochimica Acta . 67 (6): 1117–1127. Bibcode : 2003GeCoA..67.1117H. doi : 10.1016/s0016-7037(02)01279-6. Хребты встречаются на глубине 400–4000 м, где течения очищали породы от осадков в течение миллионов лет. Корки… образующие мостовые толщиной до 250 мм
  65. ^ Карен Филд. «Соевый творог может сократить расходы на солнечные панели». EE Times. 2014.
  66. ^ Major, JD; Treharne, RE; Phillips, LJ; Durose, K. (2014). «Недорогой нетоксичный этап активации после роста для солнечных элементов Cd Te ». Nature . 511 (7509): 334–337. Bibcode :2014Natur.511..334M. doi :10.1038/nature13435. PMID  25030171. S2CID  4399087.
  67. ^ "Подробности о безопасности тонкой пленки CdTe компании First Solar" . Получено 08.11.2016 .
  68. ^ V. Fthenakis; M. Fuhrmann; J. Heiser; W. Wang (2004). Экспериментальное исследование выбросов и перераспределения элементов в фотоэлектрических модулях CdTe во время пожаров (PDF) . 19-я Европейская конференция по солнечной фотоэлектрической энергетике. Париж, Франция. Архивировано из оригинала (PDF) 2008-10-07.
  69. ^ Бекманн, Дж.; Менненга, А. (2011). «Расчет выбросов при пожаре в фотоэлектрической системе, изготовленной из модулей теллурида кадмия» (Документ). Баварское агентство по охране окружающей среды.
  70. ^ V. Fthenakis; HC Kim (2006). "CdTe Photovoltaics: Life Cycle Environmental Profile and Comparisons". Встреча Европейского общества по исследованию материалов, Симпозиум по проблемам окружающей среды . 515 (15): 5961–5963. Bibcode : 2007TSF...515.5961F. doi : 10.1016/j.tsf.2006.12.138.
  71. ^ DH Rose; et al. (октябрь 1999 г.). "Технологическая поддержка высокопроизводительной обработки тонкопленочных панелей CdTe" (PDF) . Национальная лаборатория возобновляемой энергии .
  72. ^ Major, Jonathan D. (2016). "Границы зерен в тонкопленочных солнечных элементах CdTe: обзор". Semiconductor Science and Technology . 31 (9): 093001. Bibcode : 2016SeScT..31i3001M. doi : 10.1088/0268-1242/31/9/093001 .
  73. ^ abcd Giacchetta, Giancarlo; Leporini, Mariella; Marchetti, Barbara (июль 2013 г.). «Оценка экологических преимуществ нового высокоценного процесса для управления окончанием срока службы тонкопленочных фотоэлектрических модулей». Журнал «Чистое производство» . 51 : 214–224. Bibcode : 2013JCPro..51..214G. doi : 10.1016/j.jclepro.2013.01.022. ISSN  0959-6526.
  74. ^ abcd Fthenakis, Vasilis M (август 2004 г.). «Анализ влияния жизненного цикла кадмия при производстве фотоэлектрических элементов на основе CdTe». Renewable and Sustainable Energy Reviews . 8 (4): 303–334. Bibcode : 2004RSERv...8..303F. doi : 10.1016/j.rser.2003.12.001. ISSN  1364-0321.
  75. ^ Чжан, Сяофэн; Хуан, Дасинь; Цзян, Вэньлун; Чжа, Гочжэн; Дэн, Цзюхай; Дэн, Пань; Кун, 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) . FirstSolar . 2013. стр. 2 . Получено 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. ^ Held, M. (2009-11-18). "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 :10.4229/24thEUPVSEC2009-3CO.7.4 (неактивен 2024-03-24).{{cite journal}}: CS1 maint: DOI inactive as of March 2024 (link)
  80. ^ abc Fthenakis, VM; Moskowitz, PD (январь 2000 г.). «Фотоэлектричество: проблемы и перспективы охраны окружающей среды, здоровья и безопасности». Progress in Photovoltaics: Research and Applications . 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. ^ Малвани, Дастин (01.07.2014). «Являются ли зеленые рабочие места просто рабочими местами? Кадмиевые нарративы в жизненном цикле фотоэлектрических систем». Geoforum . 54 : 178–186. doi :10.1016/j.geoforum.2014.01.014. ISSN  0016-7185.
  82. ^ "First Solar сообщает о самом большом квартальном снижении стоимости модулей CdTe за ватт с 2007 года". CleanTechnica . 2013-11-07.
  83. ↑ Презентация Pacific Crest, 3–5 августа 2008 г. [ постоянная неработающая ссылка ]
  84. ^ "Сетевые энергосистемы массового производства". веб-сайт . First Solar.
  85. ^ "Agua Caliente (ограниченный доступ)". First Solar.
  86. ^ http://www.power-technology.com Крупнейшие в мире солнечные электростанции, 29 августа 2013 г.
  87. ^ ab "Проекты". First Solar.
  88. ^ "Report at juwi.de" (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 2012-01-13. (401 КБ)
  89. ^ "Belectric press announcement" (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 2015-01-13 . Получено 2015-01-06 . (525 КБ)
  90. ^ "First Solar объявляет о двух солнечных проектах с Southern California Edison". Semiconductor-Today.com. 2008-07-17.
  91. ^ "California Utility установит 250 МВт солнечных батарей на крыше". SustainableBusiness.com. 2008-03-27. Архивировано из оригинала 2009-05-07 . Получено 2009-04-06 .

Дальнейшее чтение