Useimmissa aurinkopaneeleissa, jotka peittävät maailman kattoja, peltoja ja aavikot nykyään, on sama ainesosa: kiteinen pii.Raaka polypiistä valmistettu materiaali muotoillaan kiekoiksi ja johdetaan aurinkokennoiksi, laitteiksi, jotka muuttavat auringonvalon sähköksi.Viime aikoina alan riippuvuudesta tästä ainutlaatuisesta teknologiasta on tullut jonkinlainen vastuu.Toimitusketjun pullonkaulathidastuvatuusia aurinkosähköasennuksia maailmanlaajuisesti.Tärkeimmät polypiin toimittajat Kiinan Xinjiangin alueella —syytetään uiguurien pakkotyön käytöstä— Yhdysvaltain kauppapakotteiden edessä.
Onneksi kiteinen pii ei ole ainoa materiaali, joka voi auttaa valjastamaan auringon energiaa.Yhdysvalloissa tutkijat ja valmistajat pyrkivät laajentamaan kadmiumtelluridi-aurinkoteknologian tuotantoa.Kadmiumtelluridi on eräänlainen "ohutkalvo"-aurinkokenno, ja, kuten nimestä voi päätellä, se on paljon ohuempi kuin perinteinen piikenno.Nykyään kadmiumtelluridia käyttävät paneelittarjonta noin 40 prosenttiaYhdysvaltojen sähkön mittakaavan markkinoista ja noin 5 prosenttia maailmanlaajuisista aurinkoenergiamarkkinoista.Ja he hyötyvät laajemman aurinkoenergiateollisuuden vastatuulista.
"Se on erittäin epävakaa aika, etenkin kiteisen piin toimitusketjussa yleensä", sanoi Kelsey Goss, aurinkotutkimusanalyytikko Wood Mackenzie -energiakonsultointiryhmästä."Kadmiumtelluridin valmistajilla on suuret mahdollisuudet kasvattaa markkinaosuuttaan tulevana vuonna."Erityisesti, hän huomautti, koska kadmiumtelluridisektori on jo laajentumassa.
Kesäkuussa aurinkoenergian valmistaja First Solar sanoi niinsijoittaa 680 miljoonaa dollariakolmannessa kadmiumtelluridi-aurinkoenergiatehtaassa Luoteis-Ohiossa.Kun laitos valmistuu, vuonna 2025, yhtiö pystyy valmistamaan alueelle 6 gigawatin edestä aurinkopaneeleja.Se riittää noin miljoonan amerikkalaisen kodin sähkönlähteeksi.Toinen Ohiossa toimiva aurinkoenergiayritys, Toledo Solar, tuli äskettäin markkinoille ja valmistaa kadmiumtelluridipaneeleja asuinrakennusten kattoihin.Ja kesäkuussa Yhdysvaltain energiaministeriö ja sen kansallinen uusiutuvan energian laboratorio eli NREL,käynnisti 20 miljoonan dollarin ohjelmannopeuttaakseen tutkimusta ja kasvattaakseen kadmiumtelluridin toimitusketjua.Yksi ohjelman tavoitteista on auttaa eristämään Yhdysvaltain aurinkomarkkinat maailmanlaajuisilta toimitusrajoitteilta.
NREL:n ja First Solarin, aiemmin Solar Cell Inc:n, tutkijat ovat työskennelleet yhdessä 1990-luvun alusta lähtien kehittääkseenkadmiumtelluriditekniikka.Kadmium ja telluridi ovat sivutuotteita sinkkimalmien sulatuksessa ja kuparin jalostuksessa.Piikiekot johdotetaan yhteen solujen valmistamiseksi, kun taas kadmiumia ja telluridia levitetään ohuena kerroksena - noin kymmenesosa ihmisen hiuksen halkaisijasta - lasiruudulle muiden sähköä johtavien materiaalien ohella.First Solar, nyt maailman suurin ohutkalvovalmistaja, on toimittanut paneeleja aurinkosähköasennuksiin 45 maahan.
Teknologialla on tiettyjä etuja kiteiseen piiin verrattuna, sanoi NREL-tutkija Lorelle Mansfield.Esimerkiksi ohutkalvoprosessi vaatii vähemmän materiaaleja kuin kiekkopohjainen lähestymistapa.Ohutkalvotekniikka soveltuu hyvin myös joustaviin paneeleihin, kuten reppujen tai droonien peittäviin tai rakennusten julkisivuihin ja ikkunoihin integroitaviin paneeleihin.Tärkeää on, että ohutkalvopaneelit toimivat paremmin kuumissa lämpötiloissa, kun taas piipaneelit voivat ylikuumentua ja tulla vähemmän tehokkaiksi tuottamaan sähköä, hän sanoi.
Mutta kiteisellä piillä on yliotteen muilla alueilla, kuten niiden keskimääräisellä tehokkuudella – eli paneelien absorboiman ja sähköksi muuntavan auringonvalon prosenttiosuudella.Piipaneeleilla on historiallisesti ollut korkeampi hyötysuhde kuin kadmiumtelluriditekniikalla, vaikka ero on kaventumassa. Nykyään teollisesti tuotetut piipaneelit voivat saavuttaa18-22 prosenttia, kun taas First Solar on raportoinut uusimpien kaupallisten paneeliensa keskimääräiseksi hyötysuhteeksi 18 prosenttia.
Silti tärkein syy, miksi pii on hallinnut globaaleja markkinoita, on suhteellisen yksinkertainen."Kaikki johtuu kustannuksista", Goss sanoi."Aurinkoenergiamarkkinoita ohjaa yleensä halvin teknologia."
Kiteinen pii maksaa noin 0,24–0,25 dollaria tuottaakseen jokaista wattia aurinkoenergiaa, mikä on vähemmän kuin muut kilpailijat, hän sanoi.First Solar sanoi, ettei se enää raportoi kadmiumtelluridipaneelien tuotannon wattikustannuksia, vaan että kustannukset ovat "laskuneet merkittävästi" vuodesta 2015 lähtien, jolloin yritysraportoidut kustannukset olivat 0,46 dollaria wattia kohden– ja laskee edelleen joka vuosi.Piin suhteellisen halvuuteen on muutamia syitä.Raaka-aine polypii, jota käytetään myös tietokoneissa ja älypuhelimissa, on laajemmin saatavilla ja halvempaa kuin kadmiumin ja telluridin tarvikkeet.Kun piipaneelien ja niihin liittyvien komponenttien tehtaat ovat laajentuneet, teknologian valmistuksen ja asennuksen kokonaiskustannukset ovat laskeneet.Kiinan hallitus on myös raskaastituettu ja tuettumaan piiaurinkosektori – niin paljon, ettänoin 80 prosenttiamaailman aurinkoenergian valmistusketjusta kulkee nyt Kiinan kautta.
Paneelien kustannusten lasku on johtanut maailmanlaajuiseen aurinkobuumiin.Viimeisen vuosikymmenen aikana maailman aurinkoenergian kokonaiskapasiteetti on lähes kymmenkertaistunut, noin 74 000 megawatista vuonna 2011 lähes 714 000 megawattiin vuonna 2020.mukaanKansainvälinen uusiutuvan energian järjestö.Yhdysvaltojen osuus maailman kokonaismäärästä on noin seitsemäsosa, ja aurinkoenergia on nytyksi suurimmista lähteistäjoka vuosi Yhdysvalloissa asennettavasta uudesta sähkökapasiteetista.
Kadmiumtelluridin ja muiden ohutkalvoteknologioiden wattikustannusten odotetaan laskevan samoin kuin valmistus laajenee.(First Solar sanooettä kun uusi Ohion laitos avataan, yritys tuottaa alhaisimmat kustannukset wattia kohden koko aurinkoenergiamarkkinoilla.) Mutta kustannukset eivät ole ainoa mittari, jolla on merkitystä, kuten alan nykyiset toimitusketjuongelmat ja työvoimahuolet osoittavat.
Mark Widmar, First Solarin toimitusjohtaja, sanoi, että yhtiön suunniteltu 680 miljoonan dollarin laajennus on osa suurempaa pyrkimystä rakentaa omavarainen toimitusketju ja "irrottaa" Yhdysvaltain aurinkoenergiateollisuus Kiinasta.Vaikka kadmiumtelluridipaneelit eivät käytä polypiitä, First Solar on tuntenut teollisuudelle muita haasteita, kuten pandemian aiheuttamat ruuhkat merenkulkualalla.Huhtikuussa First Solar kertoi sijoittajille, että ruuhkat Amerikan satamissa jarruttivat paneelitoimituksia sen Aasian laitoksista.USA:n tuotannon lisääminen antaa yhtiölle mahdollisuuden käyttää teitä ja rautateitä paneelien lähettämiseen, ei rahtialuksia, Widmar sanoi.Ja yrityksen aurinkopaneelien kierrätysohjelma mahdollistaa materiaalien uudelleenkäytön monta kertaa, mikä vähentää entisestään sen riippuvuutta ulkomaisista toimitusketjuista ja raaka-aineista.
Kun First Solar luovuttaa paneeleja, sekä yrityksen että NREL:n tutkijat jatkavat kadmiumtelluriditeknologian testaamista ja parantamista.Vuonna 2019 yhteistyökumppanitkehittänyt uuden lähestymistavanjoka sisältää ohutkalvomateriaalien "doppauksen" kuparilla ja kloorilla vieläkin suuremman tehokkuuden saavuttamiseksi.Aiemmin tässä kuussa NRELilmoitti tulokset25 vuotta kestäneestä kenttätestistä sen ulkotiloissa Goldenissa, Coloradossa.12 paneelin ryhmä kadmiumtelluridipaneeleja toimi 88 prosentilla alkuperäisestä tehokkuudestaan, mikä on vahva tulos paneelille, joka on ollut ulkona yli kaksi vuosikymmentä.NREL-julkaisun mukaan hajoaminen "on linjassa sen kanssa, mitä piijärjestelmät tekevät".
NREL-tutkija Mansfield sanoi, että tavoitteena ei ole korvata kiteistä piitä kadmiumtelluridilla tai tehdä yhtä teknologiaa paremmaksi kuin toinen."Uskon, että niille kaikille on paikka markkinoilla, ja jokaisella on omat sovelluksensa", hän sanoi."Haluamme, että kaikki energia menee uusiutuviin lähteisiin, joten tarvitsemme todella kaikkia näitä erityyppisiä tekniikoita vastataksemme tähän haasteeseen."
Postitusaika: 17.9.2021