Dispozitiv fotovoltaic cu celule solare din telurură de cadmiu

Celulă solară de telurid de cadmiu, numită și film fotovoltaic telurid de cadmiu sau telurură de cadmiu, un dispozitiv fotovoltaic care produce energie electrică din lumină folosind o peliculă subțire de telurură de cadmiu (CdTe). Celulele solare CdTe diferă de tehnologiile fotovoltaice de siliciu cristalin prin faptul că folosesc o cantitate mai mică de semiconductor - o peliculă subțire - pentru a transforma energia lumină absorbită în electroni. Deși celulele solare CdTe sunt mai puțin eficiente decât dispozitivele de siliciu cristalin, ele pot fi mai ieftine de produs, iar tehnologia are potențialul de a depăși siliconul din punct de vedere al costului pe kilowatt de capacitate instalată. Deși tehnologiile cu film subțire reprezintă o mică parte din piață a dispozitivelor fotovoltaice, acest segment este de așteptat să crească rapid, deoarece există mult interes în dezvoltarea de noi metode de fabricație care ar putea debloca economiile de scară.

Prima tehnologie de film subțire care a fost dezvoltată a fost siliconul amorf, în care siliciul a fost depus la întâmplare pe un substrat (spre deosebire de rețeaua de cristal obișnuită văzută în cristalele de plafonă). Această tehnologie a avut unele probleme: procesul de depunere a siliciului pe substrat a consumat timp și costisitor, iar celulele au fost ineficiente. Tehnologia CdTe cu peliculă subțire este în jur de 11 la sută mai eficientă decât siliconul amorf, deoarece diferența sa de bandă (energia necesară pentru a excita un electron din atomul său într-o stare în care electronul se poate mișca liber) este de 1,4 electron volți și se potrivește astfel cu spectrul solar bine. De asemenea, este mult mai favorabilă producției în masă, deoarece filmul subțire CdTe poate fi depus rapid pe substrat și este o tehnologie cu un randament ridicat. Fiecare celulă cuprinde o joncțiune de sulfură de cadmiu n-dopată, cunoscută sub numele de „strat de fereastră”, deasupra unui strat de p-dopat de telurură de cadmiu, cunoscut sub numele de „absorbant”. Un contact frontal conductiv transparent acoperă sulfura de cadmiu, în timp ce CdTe este în contact cu un substrat conductor de suprafață spate.

În ciuda potențialului său, industria electronică a încercat să înlăture cadmiul elementar din electronica personală, deoarece cadmiul este o otravă cumulativă. În Europa, legislația privind restricția substanțelor periculoase (RoHS) a fost puternică în eliminarea cadmiului de pe dispozitivele electronice din cauza efectelor asupra sănătății. Nu numai că cadmiul reprezintă un risc pentru sănătate pentru consumatori, dar este periculos și pentru mineri în timpul extragerii materiilor prime, pentru lucrătorii care prelucrează materialul și la sfârșitul vieții în timpul eliminării.

Proponenții susțin că cadmiul sub forma unei celule solare cu film subțire este mai stabil și mai puțin solubil decât în ​​alte electronice și că ar exista un risc redus pentru sănătate și mediu, deoarece aliajele sunt încapsulate în module. Cu toate acestea, au existat îngrijorări cu privire la scurgerile de cadmiu din module rupte. În plus, deși s-a promovat faptul că reciclarea cu buclă închisă ar rezolva orice îngrijorare cu privire la eliminarea finală a vieții, criticii subliniază faptul că chiar și sistemele de reciclare cu buclă închisă nu recuperează totul.