La majoria dels panells solars que cobreixen els terrats, els camps i els deserts del món avui comparteixen el mateix ingredient: silici cristal·lí.El material, fet de polisilici en brut, té la forma d'hòsties i es connecta a cèl·lules solars, dispositius que converteixen la llum solar en electricitat.Recentment, la dependència de la indústria d'aquesta tecnologia singular s'ha convertit en una mena de responsabilitat.Colls d'ampolla de la cadena de subministramentestan alentint-senoves instal·lacions solars a tot el món.Principals proveïdors de polisilici a la regió de Xinjiang de la Xina:acusat d'utilitzar treballs forçats dels uigurs— s'enfronten a sancions comercials nord-americanes.
Afortunadament, el silici cristal·lí no és l'únic material que pot ajudar a aprofitar l'energia del sol.Als Estats Units, científics i fabricants estan treballant per ampliar la producció de tecnologia solar de telurur de cadmi.El telurur de cadmi és un tipus de cèl·lula solar de "pel·lícula fina" i, com aquest nom indica, és molt més prima que una cèl·lula de silici tradicional.Avui, panells que utilitzen telurur de cadmisubministrar un 40 per centdel mercat a escala de serveis públics dels EUA i al voltant del 5 per cent del mercat solar global.I es beneficiaran dels vents contraris als quals s'enfronta la indústria solar més àmplia.
"És un moment molt volàtil, especialment per a la cadena de subministrament de silici cristal·lí en general", va dir Kelsey Goss, analista d'investigació solar del grup de consultoria energètica Wood Mackenzie."Hi ha un gran potencial perquè els fabricants de telurur de cadmi tinguin més quota de mercat l'any que ve".Sobretot, va assenyalar, ja que el sector del telurur de cadmi ja s'està ampliant.
Al juny, el fabricant solar First Solar va dir que ho fariainvertir 680 milions de dòlarsen una tercera fàbrica solar de telurur de cadmi al nord-oest d'Ohio.Quan s'acabi la instal·lació, el 2025, l'empresa podrà fabricar plaques solars de 6 gigawatts a la zona.Amb això n'hi ha prou per alimentar aproximadament 1 milió de llars nord-americanes.Una altra empresa solar amb seu a Ohio, Toledo Solar, va entrar recentment al mercat i està fabricant panells de telurur de cadmi per a teulades residencials.I al juny, el Departament d'Energia dels EUA i el seu Laboratori Nacional d'Energies Renovables, o NREL,va llançar un programa de 20 milions de dòlarsper accelerar la investigació i fer créixer la cadena de subministrament del telurur de cadmi.Un dels objectius del programa és ajudar a aïllar el mercat solar dels Estats Units de les limitacions de subministrament global.
Els investigadors de NREL i First Solar, anteriorment anomenats Solar Cell Inc., han treballat junts des de principis de la dècada de 1990 per desenvolupartecnologia de telurur de cadmi.El cadmi i el telurur són subproductes de la fosa de minerals de zinc i el refinament del coure, respectivament.Mentre que les hòsties de silici es connecten per fer cèl·lules, el cadmi i el telurur s'apliquen com una capa fina (aproximadament una desena part del diàmetre d'un cabell humà) a un panell de vidre, juntament amb altres materials conductors de l'electricitat.First Solar, ara el fabricant de pel·lícules primes més gran del món, ha subministrat panells per a instal·lacions solars a 45 països.
La tecnologia té certs avantatges respecte al silici cristal·lí, va dir la científica de NREL Lorelle Mansfield.Per exemple, el procés de pel·lícula fina requereix menys materials que l'enfocament basat en hòsties.La tecnologia de pel·lícula fina també és adequada per utilitzar-se en panells flexibles, com els que cobreixen motxilles o drons o s'integren en façanes i finestres d'edificis.És important destacar que els panells de pel·lícula prima funcionen millor a temperatures càlides, mentre que els panells de silici poden sobreescalfar-se i ser menys eficients per generar electricitat, va dir.
Però el silici cristal·lí té avantatge en altres àrees, com ara la seva eficiència mitjana, és a dir, el percentatge de llum solar que els panells absorbeixen i converteixen en electricitat.Històricament, els panells de silici han tingut una eficiència més alta que la tecnologia de telurur de cadmi, tot i que la bretxa s'està reduint. Els panells de silici produïts industrialment d'avui poden aconseguir eficiència dedel 18 al 22 per cent, mentre que First Solar ha informat d'una eficiència mitjana del 18 per cent per als seus panells comercials més nous.
Tot i així, el principal motiu pel qual el silici ha dominat el mercat global és relativament senzill."Tot es redueix al cost", va dir Goss."El mercat solar tendeix a estar molt impulsat per la tecnologia més barata".
El silici cristal·lí costa entre 0,24 i 0,25 dòlars per produir cada watt d'energia solar, que és menys que altres competidors, va dir.First Solar va dir que ja no informa del cost per watt per produir els seus panells de telurur de cadmi, només que els costos han "disminuït significativament" des del 2015, quan la companyiacostos reportats de 0,46 $ per watt— i continuen baixant cada any.Hi ha algunes raons per a la relativa barata del silici.La matèria primera polisilici, que també s'utilitza en ordinadors i telèfons intel·ligents, és més àmpliament disponible i barata que els subministraments de cadmi i tel·lurur.A mesura que les fàbriques de panells de silici i components relacionats han augmentat, els costos globals de fabricació i instal·lació de la tecnologia han disminuït.El govern xinès també ho ha fet moltrecolzats i subvencionatsel sector solar de silici del país, tant és així queal voltant del 80 per centde la cadena de subministrament de fabricació solar del món passa ara per la Xina.
La caiguda dels costos dels panells ha impulsat el boom solar mundial.Durant l'última dècada, la capacitat solar instal·lada total del món ha augmentat gairebé deu vegades, d'uns 74.000 megawatts el 2011 a gairebé 714.000 megawatts el 2020.d'acord ambl'Agència Internacional d'Energies Renovables.Els Estats Units representen aproximadament una setena part del total mundial, i ara ho és solaruna de les fonts més gransde la nova capacitat elèctrica instal·lada als EUA cada any.
De la mateixa manera, s'espera que el cost per watt del telurur de cadmi i altres tecnologies de pel·lícula fina es redueixi a mesura que s'expandeixi la fabricació.(Primer Solar diuque quan s'obri la seva nova instal·lació d'Ohio, l'empresa oferirà el cost per watt més baix de tot el mercat solar.) Però el cost no és l'única mètrica que importa, tal com deixen clar els problemes actuals de la cadena de subministrament i les preocupacions laborals de la indústria.
Mark Widmar, conseller delegat de First Solar, va dir que l'expansió prevista de la companyia per 680 milions de dòlars forma part d'un esforç més gran per construir una cadena de subministrament autosuficient i "desacoblar" la indústria solar nord-americana de la Xina.Tot i que els panells de telurur de cadmi no utilitzen polisilici, First Solar ha sentit altres reptes als quals s'enfronta la indústria, com ara els retards induïts per la pandèmia a la indústria del transport marítim.A l'abril, First Solar va dir als inversors que la congestió als ports nord-americans estava impedint els enviaments de panells des de les seves instal·lacions a Àsia.L'augment de la producció nord-americana permetrà a la companyia utilitzar carreteres i ferrocarrils per enviar els seus panells, no vaixells de càrrega, va dir Widmar.I el programa de reciclatge existent de l'empresa per als seus panells solars li permet reutilitzar materials moltes vegades, reduint encara més la seva dependència de cadenes de subministrament i matèries primeres estrangeres.
A mesura que First Solar produeix panells, els científics tant de l'empresa com de NREL continuen provant i millorant la tecnologia de telurur de cadmi.El 2019, els socisdesenvolupat un nou enfocamentaixò implica "dopar" els materials de pel·lícula fina amb coure i clor per aconseguir eficiències encara més altes.A principis d'aquest mes, NRELva anunciar els resultatsd'una prova de camp de 25 anys a les seves instal·lacions exteriors a Golden, Colorado.Una matriu de 12 panells de panells de telurur de cadmi funcionava al 88 per cent de la seva eficiència original, un fort resultat per a un panell que s'ha assegut fora durant més de dues dècades.La degradació "està en línia amb el que fan els sistemes de silici", segons la publicació de NREL.
Mansfield, el científic de NREL, va dir que l'objectiu no és substituir el silici cristal·lí per telurur de cadmi ni establir una tecnologia com a superior a l'altra."Crec que hi ha un lloc per a tots ells al mercat, i cadascun té les seves aplicacions", va dir."Volem que tota l'energia vagi a fonts renovables, així que realment necessitem tots aquests diferents tipus de tecnologia per afrontar aquest repte".
Hora de publicació: 17-set-2021