Dauguma saulės baterijų, dengiančių pasaulio stogus, laukus ir dykumas, šiandien turi tą patį ingredientą: kristalinį silicį.Medžiaga, pagaminta iš neapdoroto polisilicio, formuojama į plokšteles ir sujungiama į saulės elementus – įrenginius, kurie saulės šviesą paverčia elektra.Pastaruoju metu pramonės priklausomybė nuo šios išskirtinės technologijos tapo tam tikra prielaida.Tiekimo grandinės kliūtyslėtėjanaujų saulės energijos įrenginių visame pasaulyje.Pagrindiniai polisilicio tiekėjai Kinijos Sindziango regioneapkaltintas uigūrų priverstinio darbo naudojimu– jiems gresia JAV prekybos sankcijos.
Laimei, kristalinis silicis nėra vienintelė medžiaga, kuri gali padėti panaudoti saulės energiją.Jungtinėse Amerikos Valstijose mokslininkai ir gamintojai stengiasi išplėsti kadmio telūrido saulės energijos technologijų gamybą.Kadmio teluridas yra „plonasluoksnių“ saulės elementų tipas, ir, kaip rodo pavadinimas, jis yra daug plonesnis nei tradicinis silicio elementas.Šiandien plokštės, kuriose naudojamas kadmio teluridaspasiūla apie 40 procJAV komunalinių paslaugų rinkos, o pasaulinės saulės energijos rinkos – apie 5 proc.Ir jie turi naudos iš priešpriešinio vėjo, su kuriuo susiduria platesnė saulės energijos pramonė.
„Tai labai nepastovus metas, ypač kristalinio silicio tiekimo grandinei apskritai“, – sakė energetikos konsultacijų grupės „Wood Mackenzie“ saulės tyrimų analitikė Kelsey Goss.„Ateinančiais metais kadmio telurido gamintojai turi daug galimybių užimti didesnę rinkos dalį.Ypač, pažymėjo ji, nes kadmio telurido sektorius jau plečiasi.
Birželio mėnesį saulės energijos gamintojas „First Solar“ pareiškė, kad taip businvestuoti 680 mlntrečiojoje kadmio telūrido saulės energijos gamykloje šiaurės vakarų Ohajo valstijoje.Kai įrenginys bus baigtas, 2025 m., bendrovė galės pagaminti 6 gigavatų vertės saulės baterijų šioje teritorijoje.To pakanka maždaug 1 milijonui Amerikos namų maitinti.Kita Ohajo valstijoje įsikūrusi saulės energijos įmonė „Toledo Solar“ neseniai pateko į rinką ir gamina kadmio telūrido plokštes gyvenamųjų namų stogams.O birželio mėn. JAV Energetikos departamentas ir jo nacionalinė atsinaujinančios energijos laboratorija arba NREL,pradėjo 20 milijonų dolerių programąpaspartinti mokslinius tyrimus ir išplėsti kadmio telurido tiekimo grandinę.Vienas iš programos tikslų – padėti izoliuoti JAV saulės energijos rinką nuo pasaulinių tiekimo apribojimų.
NREL ir „First Solar“, anksčiau vadintų „Solar Cell Inc.“, tyrėjai nuo 1990-ųjų pradžios dirbo kartu kurdamikadmio telūrido technologija.Kadmis ir teluridas yra atitinkamai cinko rūdos lydymo ir vario rafinavimo šalutiniai produktai.Silicio plokštelės yra sujungtos laidais, kad būtų sudarytos ląstelės, o kadmis ir teluridas plonu sluoksniu – maždaug dešimtadaliu žmogaus plauko skersmens – užtepami ant stiklo, kartu su kitomis elektrai laidžiomis medžiagomis.„First Solar“, dabar didžiausia pasaulyje plonų plėvelių gamintoja, tiekė plokštes saulės instaliacijai 45 šalyse.
Ši technologija turi tam tikrų pranašumų, palyginti su kristaliniu siliciu, sakė NREL mokslininkė Lorelle Mansfield.Pavyzdžiui, plonos plėvelės procesui reikia mažiau medžiagų, nei naudojant plokštelių metodą.Plonos plėvelės technologija taip pat puikiai tinka naudoti lanksčiose plokštėse, pvz., dengiančiose kuprines ar dronus arba integruotas į pastatų fasadus ir langus.Svarbu tai, kad plonos plėvelės plokštės geriau veikia karštoje temperatūroje, o silicio plokštės gali perkaisti ir tapti mažiau efektyvios gaminant elektros energiją, sakė ji.
Tačiau kristalinis silicis turi pranašumą kitose srityse, pavyzdžiui, jų vidutinis efektyvumas – tai saulės šviesos procentas, kurį plokštės sugeria ir paverčia elektra.Istoriškai silicio plokštės buvo veiksmingesnės nei kadmio telūrido technologijos, nors skirtumas mažėja. Šiuolaikinės pramoniniu būdu gaminamos silicio plokštės gali pasiekti didesnį efektyvumą18–22 proc, o First Solar pranešė, kad jos naujausių komercinių plokščių vidutinis efektyvumas yra 18 proc.
Vis dėlto pagrindinė priežastis, dėl kurios silicis dominuoja pasaulinėje rinkoje, yra gana paprasta.„Viskas priklauso nuo išlaidų“, - sakė Gossas.„Saulės energijos rinką dažniausiai lemia pigiausios technologijos.
Pasak jos, kristalinis silicis kainuoja apie 0,24–0,25 USD už kiekvieną saulės energijos vatą, o tai yra mažiau nei kiti pretendentai.„First Solar“ teigė nebepranešanti apie savo kadmio telūrido plokščių gamybos sąnaudas už vatą, tik kad sąnaudos „žymiai sumažėjo“ nuo 2015 m., kai bendrovėpranešė, kad išlaidos yra 0,46 USD už vatą– ir kasmet toliau mažėja.Yra keletas santykinio silicio pigumo priežasčių.Žaliava polisilicis, kuris taip pat naudojamas kompiuteriuose ir išmaniuosiuose telefonuose, yra prieinamesnis ir nebrangesnis nei kadmio ir telurido atsargos.Kadangi silicio plokščių ir susijusių komponentų gamyklos išsiplėtė, bendros technologijos gamybos ir įdiegimo išlaidos sumažėjo.Kinijos vyriausybė taip pat daugremiamas ir subsidijuojamasšalies silicio saulės energijos sektoriaus – tiek, kadapie 80 procpasaulio saulės energijos gamybos tiekimo grandinės dabar eina per Kiniją.
Mažėjančios plokščių kainos paskatino pasaulinį saulės energijos bumą.Per pastarąjį dešimtmetį bendras įdiegtas saulės energijos pajėgumas pasaulyje išaugo beveik dešimt kartų – nuo maždaug 74 000 megavatų 2011 m. iki beveik 714 000 megavatų 2020 m.pagalTarptautinė atsinaujinančios energijos agentūra.Jungtinėms Valstijoms tenka maždaug septintadalis viso pasaulio, o dabar yra saulės energijavienas didžiausių šaltiniųkasmet JAV įrengiamų naujų elektros energijos pajėgumų.
Tikimasi, kad plečiantis gamybai kadmio telūrido ir kitų plonasluoksnių technologijų vato kaina taip pat mažės.(„First Solar“ sakokad atidarius naują Ohajo gamyklą, bendrovė pateiks mažiausią kainą už vatą visoje saulės energijos rinkoje.) Tačiau kaina nėra vienintelė svarbi metrika, kaip rodo dabartinės pramonės tiekimo grandinės problemos ir darbo jėgos problemos.
Markas Widmaras, „First Solar“ generalinis direktorius, teigė, kad bendrovės planuojama plėtra už 680 mln. USD yra dalis didesnių pastangų sukurti savarankišką tiekimo grandinę ir „atsijungti“ JAV saulės energijos pramonę nuo Kinijos.Nors kadmio telūrido plokštėse nenaudojamas polisilicis, „First Solar“ jautė ir kitus iššūkius, su kuriais susiduria pramonė, pavyzdžiui, pandemijos sukeltus atsilikimus jūrų laivybos pramonėje.Balandį „First Solar“ investuotojams pranešė, kad spūstys Amerikos uostuose stabdo plokščių siuntimą iš jos įrenginių Azijoje.Didėjanti JAV gamyba leis įmonei plokštes gabenti keliais ir geležinkeliais, o ne krovininius laivus, sakė Widmaras.O esama bendrovės saulės baterijų perdirbimo programa leidžia daug kartų pakartotinai panaudoti medžiagas, dar labiau sumažinant priklausomybę nuo užsienio tiekimo grandinių ir žaliavų.
„First Solar“ gaminant plokštes, tiek bendrovės, tiek NREL mokslininkai toliau bando ir tobulina kadmio telūrido technologiją.Partneriai 2019 msukūrė naują požiūrįTai apima plonasluoksnių medžiagų „dopingavimą“ variu ir chloru, kad būtų pasiektas dar didesnis efektyvumas.Anksčiau šį mėnesį NRELpaskelbė rezultatus25 metų trukmės lauko bandymas savo lauko objekte Golden, Kolorado valstijoje.12 plokščių kadmio telūrido plokščių masyvas veikė 88 procentais savo pradinio efektyvumo, o tai puikus rezultatas skydams, kurie stovėjo lauke daugiau nei du dešimtmečius.Remiantis NREL leidimu, skilimas „atitinka silicio sistemų veikimą“.
Mansfieldas, NREL mokslininkas, teigė, kad tikslas nėra pakeisti kristalinį silicį kadmio teluridu ar sukurti vieną technologiją pranašesne už kitą.„Manau, kad rinkoje jiems visiems yra vietos, ir kiekvienas turi savo pritaikymą“, – sakė ji.„Norime, kad visa energija būtų skirta atsinaujinantiems šaltiniams, todėl mums tikrai reikia visų šių skirtingų technologijų, kad galėtume įveikti šį iššūkį.
Paskelbimo laikas: 2021-09-17