Principale tecnologia

Dispositivo fotovoltaico a celle solari al tellururo di cadmio

Dispositivo fotovoltaico a celle solari al tellururo di cadmio
Dispositivo fotovoltaico a celle solari al tellururo di cadmio

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Anonim

Cella solare al tellururo di cadmio, detta anche tellururo di cadmio fotovoltaico o al tellururo di cadmio a film sottile, un dispositivo fotovoltaico che produce elettricità dalla luce utilizzando un sottile strato di tellururo di cadmio (CdTe). Le celle solari CdTe si differenziano dalle tecnologie fotovoltaiche al silicio cristallino in quanto usano una quantità minore di semiconduttore - un film sottile - per convertire l'energia della luce assorbita in elettroni. Sebbene le celle solari CdTe siano meno efficienti dei dispositivi al silicio cristallino, possono essere più economiche da produrre e la tecnologia ha il potenziale per superare il silicio in termini di costo per chilowatt della capacità installata. Sebbene le tecnologie a film sottile rappresentino una piccola quota del mercato dei dispositivi fotovoltaici, si prevede che questo segmento cresca rapidamente, poiché vi è molto interesse nello sviluppo di nuovi metodi di produzione che potrebbero sbloccare economie di scala.

La prima tecnologia a film sottile che fu sviluppata fu il silicio amorfo, in cui il silicio fu depositato casualmente su un substrato (al contrario del reticolo cristallino normale visto nei cristalli di wafer). Questa tecnologia presentava alcuni problemi: il processo di deposito del silicio sul substrato era dispendioso in termini di tempo e denaro e le celle erano inefficienti. La tecnologia CdTe a film sottile è circa l'11 percento più efficiente del silicio amorfo, in quanto il gap di banda (l'energia necessaria per eccitare un elettrone dal suo atomo in uno stato in cui l'elettrone può muoversi liberamente) è 1,4 elettron volt e quindi si adatta molto allo spettro solare bene. È anche molto più favorevole alla produzione di massa, poiché il film sottile CdTe può essere depositato rapidamente sul substrato ed è una tecnologia ad alto rendimento. Ogni cellula comprende una giunzione di solfuro di cadmio drogato con n, noto come "strato finestra", sopra uno strato drogato di tellururo di cadmio, noto come "assorbitore". Un contatto frontale conduttivo trasparente copre il solfuro di cadmio, mentre il CdTe è in contatto con un substrato conduttivo della superficie posteriore.

Nonostante il suo potenziale, l'industria elettronica si è mossa per cercare di rimuovere il cadmio elementare dall'elettronica personale perché il cadmio è un veleno cumulativo. In Europa, la legislazione sulla restrizione delle sostanze pericolose (RoHS) è stata efficace nell'eliminare il cadmio dai dispositivi elettronici a causa di effetti sulla salute. Il cadmio non solo rappresenta un rischio per la salute dei consumatori, ma è anche pericoloso per i minatori durante l'estrazione delle materie prime, per i lavoratori che lavorano il materiale e alla fine della vita durante lo smaltimento.

I sostenitori affermano che il cadmio sotto forma di una cella solare a film sottile è più stabile e meno solubile rispetto ad altri dispositivi elettronici e che ci sarebbero pochi rischi per la salute e l'ambiente, poiché le leghe sono incapsulate all'interno dei moduli. Tuttavia, ci sono state preoccupazioni riguardo alla lisciviazione del cadmio da moduli rotti. Inoltre, sebbene sia stato promosso che il riciclaggio a circuito chiuso risolverà qualsiasi problema relativo allo smaltimento a fine vita, i critici sottolineano che anche i sistemi di riciclaggio a circuito chiuso non recuperano tutto.