Karamihan sa mga solar panel na sumasaklaw sa mga bubong, bukid, at disyerto sa mundo ngayon ay may parehong sangkap: mala-kristal na silikon.Ang materyal, na ginawa mula sa hilaw na polysilicon, ay hinuhubog sa mga wafer at naka-wire sa mga solar cell, mga aparatong nagko-convert ng sikat ng araw sa kuryente.Kamakailan, ang pag-asa ng industriya sa natatanging teknolohiyang ito ay naging isang bagay na isang pananagutan.Mga bottleneck ng supply chainay bumabagalmga bagong solar installation sa buong mundo.Mga pangunahing supplier ng polysilicon sa rehiyon ng Xinjiang ng China —inakusahan ng paggamit ng sapilitang paggawa mula sa mga Uyghurs— ay nahaharap sa mga parusa sa kalakalan ng US.
Sa kabutihang palad, ang mala-kristal na silikon ay hindi lamang ang materyal na makakatulong sa paggamit ng enerhiya ng araw.Sa Estados Unidos, nagsusumikap ang mga siyentipiko at tagagawa na palawakin ang produksyon ng cadmium telluride solar technology.Ang Cadmium telluride ay isang uri ng “thin film” solar cell, at, gaya ng ipinahihiwatig ng pangalang iyon, ito ay mas manipis kaysa sa tradisyonal na silicon cell.Ngayon, ang mga panel na gumagamit ng cadmium telluridesupply ng humigit-kumulang 40 porsiyentong US utility-scale market, at humigit-kumulang 5 porsiyento ng pandaigdigang solar market.At naninindigan silang makinabang mula sa mga headwind na nakaharap sa mas malawak na industriya ng solar.
"Ito ay isang napaka-pabagu-bago ng panahon, lalo na para sa mala-kristal na silicon supply chain sa pangkalahatan," sabi ni Kelsey Goss, isang solar research analyst para sa energy consultancy group na Wood Mackenzie."May malaking potensyal para sa mga tagagawa ng cadmium telluride na makakuha ng higit na bahagi sa merkado sa darating na taon."Lalo na, sinabi niya, dahil ang sektor ng cadmium telluride ay tumataas na.
Noong Hunyo, sinabi ng tagagawa ng solar na First Solar na gagawin nitomamuhunan ng $680 milyonsa isang ikatlong cadmium telluride solar factory sa hilagang-kanluran ng Ohio.Kapag natapos na ang pasilidad, sa 2025, ang kumpanya ay makakagawa ng 6 gigawatts na halaga ng mga solar panel sa lugar.Sapat na iyon para mapagana ang humigit-kumulang 1 milyong tahanan sa Amerika.Ang isa pang kumpanya ng solar na nakabase sa Ohio, ang Toledo Solar, ay pumasok kamakailan sa merkado at gumagawa ng mga panel ng cadmium telluride para sa mga bubong ng tirahan.At noong Hunyo, ang US Department of Energy at ang National Renewable Energy Laboratory nito, o NREL,naglunsad ng $20 milyon na programaupang mapabilis ang pananaliksik at palaguin ang supply chain para sa cadmium telluride.Isa sa mga layunin ng programa ay tulungang i-insulate ang US solar market mula sa mga hadlang sa pandaigdigang supply.
Ang mga mananaliksik sa NREL at First Solar, na dating tinatawag na Solar Cell Inc., ay nagtulungan mula noong unang bahagi ng 1990s upang bumuoteknolohiya ng cadmium telluride.Ang Cadmium at telluride ay mga byproduct ng smelting zinc ores at pagpino ng tanso, ayon sa pagkakabanggit.Samantalang ang mga silicon na wafer ay pinagsama-sama upang makagawa ng mga cell, ang cadmium at telluride ay inilalapat bilang isang manipis na layer — humigit-kumulang isang-sampung bahagi ng diameter ng isang buhok ng tao — sa isang pane ng salamin, kasama ng iba pang mga materyales na nagdadala ng kuryente.Ang First Solar, ngayon ang pinakamalaking thin film manufacturer sa mundo, ay nagbigay ng mga panel para sa solar installation sa 45 na bansa.
Ang teknolohiya ay may ilang mga pakinabang sa mala-kristal na silikon, sabi ng NREL scientist na si Lorelle Mansfield.Halimbawa, ang proseso ng manipis na pelikula ay nangangailangan ng mas kaunting mga materyales kaysa sa diskarte na batay sa wafer.Ang teknolohiya ng manipis na pelikula ay angkop din para sa paggamit sa mga flexible na panel, tulad ng mga nakatakip sa mga backpack o drone o isinama sa mga façade at bintana ng gusali.Mahalaga, ang mga manipis na panel ng pelikula ay gumaganap nang mas mahusay sa mainit na temperatura, habang ang mga silicon panel ay maaaring mag-overheat at maging mas mahusay sa pagbuo ng kuryente, aniya.
Ngunit ang mala-kristal na silikon ay may mataas na kamay sa iba pang mga lugar, tulad ng kanilang average na kahusayan - ibig sabihin ang porsyento ng sikat ng araw na sinisipsip at ginagawang kuryente ng mga panel.Sa kasaysayan, ang mga silicon panel ay may mas mataas na kahusayan kaysa sa teknolohiya ng cadmium telluride, kahit na ang agwat ay lumiliit.18 hanggang 22 porsiyento, habang ang First Solar ay nag-ulat ng average na kahusayan na 18 porsiyento para sa mga pinakabagong commercial panel nito.
Gayunpaman, ang pangunahing dahilan kung bakit pinangungunahan ng silikon ang pandaigdigang merkado ay medyo simple."Ang lahat ay bumaba sa gastos," sabi ni Goss."Ang solar market ay may posibilidad na lubos na hinihimok ng pinakamurang teknolohiya."
Ang mala-kristal na silikon ay nagkakahalaga ng humigit-kumulang $0.24 hanggang $0.25 upang makagawa ng bawat watt ng solar power, na mas mababa kaysa sa iba pang mga contenders, aniya.Sinabi ng First Solar na hindi na ito nag-uulat ng cost-per-watt upang makagawa ng mga panel ng cadmium telluride nito, tanging ang mga gastos ay "malaki ang pagtanggi" mula noong 2015 - nang ang kumpanyainiulat na mga gastos na $0.46 bawat watt— at patuloy na bumababa bawat taon.Mayroong ilang mga dahilan para sa kamag-anak na mura ng silikon.Ang raw material na polysilicon, na ginagamit din sa mga computer at smartphone, ay mas malawak na magagamit at mura kaysa sa mga supply ng cadmium at telluride.Habang ang mga pabrika para sa mga silicon panel at mga kaugnay na bahagi ay lumaki, ang kabuuang gastos sa paggawa at pag-install ng teknolohiya ay bumaba.Ang pamahalaang Tsino ay mayroon ding mabigatsuportado at subsidizedsilicon solar sector ng bansa — kaya magkano iyonmga 80 porsyentong solar manufacturing supply chain sa mundo ay tumatakbo na ngayon sa China.
Ang pagbagsak ng mga gastos sa panel ay nagtulak sa pandaigdigang solar boom.Sa nakalipas na dekada, ang kabuuang naka-install na solar capacity ng mundo ay nakakita ng halos sampung beses na pagtaas, mula sa humigit-kumulang 74,000 megawatts noong 2011 hanggang sa halos 714,000 megawatts noong 2020,ayon kayang International Renewable Energy Agency.Ang Estados Unidos ay nagkakahalaga ng humigit-kumulang isang ikapitong bahagi ng kabuuan ng mundo, at solar na ngayonisa sa pinakamalaking mapagkukunanng bagong kapasidad ng kuryente na naka-install sa US bawat taon.
Ang gastos sa bawat watt ng cadmium telluride at iba pang teknolohiya ng manipis na pelikula ay inaasahang bababa habang lumalawak ang pagmamanupaktura.(Sabi ni First Solarna kapag nagbukas ang bagong pasilidad nito sa Ohio, ang kumpanya ay maghahatid ng pinakamababang gastos sa bawat watt sa buong solar market.) Ngunit ang gastos ay hindi lamang ang sukatan na mahalaga, dahil ang kasalukuyang mga isyu sa supply chain ng industriya at mga alalahanin sa paggawa ay nilinaw.
Sinabi ni Mark Widmar, CEO ng First Solar, na ang nakaplanong $680 milyon na pagpapalawak ng kumpanya ay bahagi ng mas malaking pagsisikap na bumuo ng isang self-sufficient supply chain at "decouple" ang US solar industry mula sa China.Bagama't ang mga panel ng cadmium telluride ay hindi gumagamit ng anumang polysilicon, naramdaman ng First Solar ang iba pang mga hamon na kinakaharap ng industriya, tulad ng mga backlog na dulot ng pandemya sa industriya ng pagpapadala sa dagat.Noong Abril, sinabi ng First Solar sa mga mamumuhunan na ang pagsisikip sa mga daungan ng Amerika ay humahadlang sa mga pagpapadala ng panel mula sa mga pasilidad nito sa Asya.Ang pagtaas ng produksyon ng US ay magpapahintulot sa kumpanya na gumamit ng mga kalsada at riles para ipadala ang mga panel nito, hindi ang mga cargo ship, sabi ni Widmar.At ang umiiral na programa sa pag-recycle ng kumpanya para sa mga solar panel nito ay nagbibigay-daan dito na muling gumamit ng mga materyales nang maraming beses, na higit na binabawasan ang pag-asa nito sa mga dayuhang supply chain at hilaw na materyales.
Habang gumagawa ang First Solar ng mga panel, patuloy na sinusubok at pinapahusay ng mga siyentipiko sa kumpanya at NREL ang teknolohiyang cadmium telluride.Sa 2019, ang mga kasosyonakabuo ng bagong diskartena nagsasangkot ng "doping" sa manipis na mga materyales sa pelikula na may tanso at kloro upang makamit ang mas mataas na kahusayan.Sa unang bahagi ng buwang ito, ang NRELinihayag ang mga resultang isang 25-taong field test sa panlabas na pasilidad nito sa Golden, Colorado.Ang isang 12-panel na hanay ng mga panel ng cadmium telluride ay gumagana sa 88 porsiyento ng orihinal na kahusayan nito, isang malakas na resulta para sa isang panel na nakaupo sa labas nang mahigit dalawang dekada.Ang pagkasira ay "naaayon sa kung ano ang ginagawa ng mga sistema ng silikon," ayon sa paglabas ng NREL.
Sinabi ni Mansfield, ang NREL scientist, na ang layunin ay hindi palitan ang mala-kristal na silikon ng cadmium telluride o magtatag ng isang teknolohiya bilang higit sa isa."Sa tingin ko mayroong isang lugar para sa lahat sa kanila sa merkado, at bawat isa ay may kani-kanilang mga aplikasyon," sabi niya."Gusto naming mapunta ang lahat ng enerhiya sa mga nababagong mapagkukunan, kaya kailangan talaga namin ang lahat ng iba't ibang uri ng teknolohiyang ito upang matugunan ang hamon na iyon."
Oras ng post: Set-17-2021