कैडमियम टेलुराइड फोटोवोल्टिक्स

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कैडमियम टेलुराइड (सीडीटीई) सौर पैनलों से बना पीवी सरणी

कैडमियम टेलुराइड (सीडीटीई) फोटोवोल्टिक एक फोटोवोल्टिक (पीवी) तकनीक है जो एक पतली अर्धचालक सामग्री परत में कैडमियम टेल्यूराइड के उपयोग पर आधारित है जिसे सूर्य के प्रकाश को अवशोषित करने और बिजली में परिवर्तित करने के लिए अभिकल्पित किया गया है।[1] कैडमियम टेलुराइड पीवी एकमात्र [[पतली फिल्म सौर सेल]] है जिसकी लागत मल्टी-किलोवाट सिस्टम में क्रिस्टलीय सिलिकॉन से बने पारंपरिक सौर कोशिकाओं की तुलना में कम है।[1][2][3]

जीवनचक्र के आधार पर, सीडीटीई पीवी में किसी भी मौजूदा फोटोवोल्टिक तकनीक की तुलना में सबसे छोटा कार्बन पदचिह्न, सबसे कम पानी का उपयोग और सबसे कम क्रिस्टलीय सिलिकॉन#ऊर्जा भुगतान समय है।[4][5][6][7] सीडीटीई का एक वर्ष से भी कम का ऊर्जा भुगतान समय अल्पकालिक ऊर्जा घाटे के बिना तेजी से कार्बन कटौती की अनुमति देता है।

उत्पादन के दौरान और जब पैनलों का निपटान किया जाता है तो कैडमियम की विषाक्तता एक पर्यावरणीय चिंता का विषय है। इसमें से कुछ को उनके जीवन काल के अंत में सीडीटीई मॉड्यूल के पुनर्चक्रण द्वारा कम किया जा सकता है, [8] क्योंकि सीडीटीई मॉड्यूल के पुनर्चक्रण के संबंध में अनिश्चितताएं हैं रेफरी> Werner, Jürgen H. (2 November 2011). "Toxic Substances In Photovoltaic Modules" (PDF). postfreemarket.net. Institute of Photovoltaics, University of Stuttgart, Germany - The 21st International Photovoltaic Science and Engineering Conference 2011 Fukuoka, Japan. p. 2. Archived from the original (PDF) on 21 December 2014. </ref>[9] और जनता की राय इस तकनीक के प्रति सशंकित है।[10][11] दुर्लभ सामग्रियों का उपयोग मध्यावधि भविष्य में सीडीटीई प्रौद्योगिकी की औद्योगिक मापनीयता के लिए एक सीमित कारक भी बन सकता है। टेल्यूरियम की प्रचुरता - जिसमें टेल्यूराइड आयनिक रूप है। भू – पर्पटी में प्लैटिनम और मॉड्यूल की लागत में महत्वपूर्ण योगदान देता है।[12] सीडीटीई फोटोवोल्टिक का उपयोग फोटोवोल्टिक पावर स्टेशनो की सूची में से कुछ में किया जाता है। दुनिया के सबसे बड़े फोटोवोल्टिक पावर स्टेशन, जैसे टोपैज सौर फार्म दुनिया भर में पीवी उत्पादन में 5.1% की हिस्सेदारी के साथ, सीडीटीई तकनीक ने 2013 में पतली फिल्म बाजार में आधे से अधिक का योगदान दिया है।[13] सीडीटीई थिन फिल्म तकनीक की एक प्रमुख निर्माता कंपनी फर्स्ट सोलर है, जो टेम्पे, एरिज़ोना में स्थित है।

पृष्ठभूमि

सीडीटीई पतली फिल्म सौर सेल का क्रॉस-सेक्शन।

प्रमुख पीवी तकनीक हमेशा क्रिस्टलीय सिलिकॉन वेफर्स पर आधारित रही है। पतली फिल्में और सौर ऊर्जा को संकेंद्रित करना#फोटोवोल्टिक्स को संकेंद्रित करना लागत कम करने के शुरुआती प्रयास थे। पतली फिल्में सूर्य के प्रकाश को अवशोषित और परिवर्तित करने के लिए पतली अर्धचालक सामग्री परतों के उपयोग पर आधारित होती हैं। सांद्रक प्रत्येक पैनल पर अधिक धूप डालने के लिए लेंस या दर्पण का उपयोग करके पैनलों की संख्या कम करते हैं।

बड़े पैमाने पर विकसित की जाने वाली पहली पतली फिल्म तकनीक अक्रिस्टलीय सिलिकन थी। हालाँकि, यह तकनीक कम दक्षता और धीमी जमा दर (उच्च पूंजी लागत के कारण) से ग्रस्त है। इसके बजाय, पीवी बाजार 2007 में लगभग 4 गीगावाट तक पहुंच गया, जिसमें क्रिस्टलीय सिलिकॉन की बिक्री लगभग 90% थी।[14] उसी स्रोत का अनुमान है कि 2007 में लगभग 3 गीगावाट स्थापित किए गए थे।

इस अवधि के दौरान कैडमियम टेलुराइड और कॉपर इंडियम गैलियम सेलेनाइड या सीआईएस-मिश्र धातु विकास के अधीन रहे। प्रयोगशाला में 20% तक पहुंचने वाली बहुत अधिक छोटे क्षेत्र की सेल दक्षता के कारण प्रति वर्ष 1-30 मेगावाट की मात्रा में उत्तरार्द्ध का उत्पादन शुरू हो गया है।[15] सीडीटीई सेल सौर सेल दक्षता 2016 के 22.1% के रिकॉर्ड के साथ प्रयोगशाला में 20% के करीब पहुंच रही है।[16]


इतिहास

सीडीटीई में अनुसंधान 1950 के दशक का है,[17][18][19][20][21][22] क्योंकि इसका बैंड अंतराल (~1.5 eV) बिजली में रूपांतरण के संदर्भ में सौर स्पेक्ट्रम में फोटॉन के वितरण से लगभग एकदम मेल खाता है। एक सरल हेट्रोजंक्शन प्रारुप विकसित हुआ जिसमें p-टाइप सीडीटीई का n-टाइप कैडमियम सल्फाइड (सीडीएस) के साथ मिलान किया गया है। ऊपर और नीचे के संपर्कों को जोड़कर सेल को पूरा किया गया है। सीडीएस/सीडीटीई सेल दक्षता में शुरुआती अग्रक 1960 के दशक में जीई थे, और उसके बाद कोडैक , मोनोसोलर, मत्सुशिता इलेक्ट्रिक इंडस्ट्रियल कंपनी और एएमईटीईके थे।[citation needed]

1981 तक, कोडक ने निकट-अन्तरक उर्ध्वपातन (सीएसएस) का उपयोग किया और पहले 10% कुशल सेल और पहले मल्टी-सेल उपकरण (12 सेल, 8% दक्षता, 30 सेमी) बनाए है।2).[23] मोनोसोलर[24] और अमेटेक[25] इलेक्ट्रोफोरेटिक निक्षेपण का उपयोग किया गया, जो एक लोकप्रिय प्रारंभिक विधि थी। मत्सुशिता ने स्क्रीन प्रिंटिंग से शुरुआत की लेकिन 1990 के दशक में सीएसएस में स्थानांतरित हो गई। 1980 के दशक की शुरुआत में कोडक, मत्सुशिता, मोनोसोलर और एमेटेक में लगभग 10% सूर्य की रोशनी से बिजली दक्षता वाली कोशिकाओं का उत्पादन किया गया था।[26] एक महत्वपूर्ण कदम तब घटित हुआ जब बड़े क्षेत्र के उत्पादों को बनाने के लिए कोशिकाओं को आकार में बढ़ाया गया जिन्हें मॉड्यूल कहा जाता है। इन उत्पादों को छोटी कोशिकाओं की तुलना में अधिक धाराओं की आवश्यकता होती है और यह पाया गया कि एक अतिरिक्त परत, जिसे पारदर्शी संवाहक ऑक्साइड (टीसीओ) कहा जाता है, कोशिका के शीर्ष पर (धातु ग्रिड के बजाय) धारा की आवाजाही को सुविधाजनक बना सकती है। ऐसा एक टीसीओ, टिन डाइऑक्साइड, अन्य उपयोगों (थर्मली रिफ्लेक्टिव विंडो) के लिए उपलब्ध था। पीवी के लिए अधिक प्रवाहकीय बनाया गया, टिन ऑक्साइड सीडीटीई पीवी मॉड्यूल में आदर्श बन गया और बना हुआ है।

जर्मनी में यूटिलिटी-स्केल वाल्डपोलेंज़ सोलर पार्क सीडीटीई पीवी मॉड्यूल का उपयोग करता है

सीडीटीई कोशिकाओं ने 1992 में टीसीओ/सीडीएस/सीडीटीई स्टैक में एक बफर परत जोड़कर 15% से अधिक दक्षता हासिल की और फिर अधिक प्रकाश को स्वीकार करने के लिए सीडीएस को पतला कर दिया। चू ने बफर परत के रूप में प्रतिरोधक टिन ऑक्साइड का उपयोग किया और फिर सीडीएस को कई माइक्रोमीटर से आधा माइक्रोमीटर मोटाई तक पतला कर दिया। मोटी सीडीएस, जैसा कि पहले के उपकरणों में इस्तेमाल किया गया था, लगभग 5 एमए/सेमी2 अवरुद्ध हो गई प्रकाश, या सीडीटीई उपकरण द्वारा उपयोग करने योग्य प्रकाश का लगभग 20% है। अतिरिक्त परत ने उपकरण के अन्य गुणों से समझौता नहीं किया।[26]

1990 के दशक की शुरुआत में, अन्य खिलाड़ियों को मिश्रित परिणामों का अनुभव हुआ।[26]गोल्डन फोटॉन ने छिड़काव निक्षेपण तकनीक का उपयोग करके 7.7% पर एनआरईएल में मापे गए सर्वोत्तम सीडीटीई मॉड्यूल के लिए छोटी अवधि के लिए रिकॉर्ड कायम किया था। मात्सुशिता ने सीएसएस का उपयोग करके 11% मॉड्यूल दक्षता का दावा किया और फिर प्रौद्योगिकी को छोड़ दिया। ऐसी ही कार्यकुशलता और हश्र अंततः बीपी सोलर में हुआ। बीपी ने वैद्युतनिक्षेपण का उपयोग किया (जब उसने मोनोसोलर के अधिग्रहणकर्ता एसओएचआईओ को खरीदा तो यह एक सर्किट मार्ग से मोनोसोलर से विरासत में मिला)। नवंबर 2002 में बीपी सोलर ने सीडीटीई को हटा दिया।[27] एंटेक लगभग 7%-कुशल मॉड्यूल बनाने में सक्षम था, लेकिन 2002 में एक छोटी, तेज बाजार मंदी के दौरान व्यावसायिक रूप से उत्पादन शुरू करने पर वह दिवालिया हो गया। हालांकि, 2014 तक एंटेक ने अभी भी सीडीटीई पीवी मॉड्यूल बनाया था।[28] सीडीटीई स्टार्ट-अप में शामिल हैं टोलेडो सोलर इंक (100 मेगावाट प्रति वर्ष), कैलेक्सो[29] (पूर्व में क्यू-सेल्स के स्वामित्व में), प्राइमस्टार सोलर, अरवाडा, कोलोराडो में (जीई से फर्स्ट सोलर द्वारा अधिग्रहित),[30] uhttps://web.archive.org/web/20081013032555/http://www.lease.ey/ लीज (इटली)।[citation needed] एंटेक सहित, उनका कुल उत्पादन प्रति वर्ष 70 मेगावाट से कम है।[31] लेकिन, सामग्री परीक्षण और अनुसंधान के लिए स्विस संघीय प्रयोगशालाएं, लचीले सब्सट्रेट्स पर सीडीटीई सौर कोशिकाओं के विकास पर ध्यान केंद्रित करती हैं और लचीले पॉलिइमाइड और ग्लास सब्सट्रेट्स के लिए क्रमशः 13.5% और 15.6% की सेल दक्षता प्रदर्शित करती हैं।[32]


एससीआई और फर्स्ट सोलर

प्रमुख व्यावसायिक सफलता सोलर सेल्स इनकॉर्पोरेटेड (एससीआई) को मिली। इसके संस्थापक, हेरोल्ड मैकमास्टर ने बड़े पैमाने पर कम लागत वाली पतली फिल्मों की कल्पना की थी। अक्रिस्टलीय सिलिकन की कोशिश करने के बाद, वह जिम नोलन के आग्रह पर सीडीटीई में स्थानांतरित हो गए और सोलर सेल्स इंक की स्थापना की, जो बाद में फर्स्ट सोलर बन गया।[33] मैकमास्टर ने अपनी उच्च-दर, उच्च-थ्रूपुट प्रसंस्करण के लिए सीडीटीई को चैंपियन बनाया, फरवरी 1999 में, मैकमास्टर ने कंपनी को ट्रू नॉर्थ पार्टनर्स को बेच दिया, जिन्होंने इसे फर्स्ट सोलर नाम दिया गया था।[34] अपने प्रारंभिक वर्षों में फ़र्स्ट सोलर को असफलताओं का सामना करना पड़ा, और प्रारंभिक मॉड्यूल क्षमताएँ मामूली थीं, लगभग 7%। वाणिज्यिक उत्पाद 2002 में उपलब्ध हुआ। 2005 में उत्पादन 25 मेगावाट तक पहुंच गया था।[35] कंपनी पेरिस्बर्ग, ओहियो और जर्मनी में निर्मित करती है।[36] 2013 में, फर्स्ट सोलर ने कंपनी में 1.8% हिस्सेदारी के बदले में जीई की पतली फिल्म सौर पैनल तकनीक का अधिग्रहण किया।[37] आज, फर्स्ट सोलर 2016 में 16.4% की औसत मॉड्यूल दक्षता के साथ 3 गीगावाट से अधिक का उत्पादन करता है।[38] फर्स्ट सोलर विशेष रूप से सीडीटीई के जमाव के लिए सीएसएस (बंद स्थान उर्ध्वपातन) के बदले में उच्च दर वाष्प परिवहन जमाव प्रक्रिया का उपयोग करता है। यह एक प्रकार का भौतिक वाष्प जमाव है जहां सीडीटीई को पहले अपस्ट्रीम क्षेत्र में उर्ध्वपातित किया जाता है। फिर, सीडी और टी2 गैसें ठंडे डाउनस्ट्रीम क्षेत्र में बहती हैं जहां वे ठोस सीडीटीई बनाने के लिए सब्सट्रेट पर संघनित होती हैं।[39] इस प्रक्रिया को सीएसएस की तुलना में प्राथमिकता दी जाती है क्योंकि यह अधिक एकरूपता वाली फिल्में बनाती है और सब्सट्रेट के किसी भी कॉन्फ़िगरेशन पर जमाव की अनुमति देती है।[40]


प्रौद्योगिकी

सेल दक्षता

सौर सेल सौर सेल दक्षता

अगस्त 2014 में फर्स्ट सोलर ने 21.1% सोलर सेल दक्षता वाले एक उपकरण की घोषणा की।[41] फरवरी 2016 में, फर्स्ट सोलर ने घोषणा की कि वे अपने सीडीटीई कोशिकाओं में रिकॉर्ड 22.1% रूपांतरण दक्षता तक पहुंच गए हैं। 2014 में, फर्स्ट सोलर द्वारा रिकॉर्ड मॉड्यूल दक्षता को भी 16.1% से बढ़ाकर 17.0% कर दिया गया था।[42] इस समय, कंपनी ने 2017 तक अपने सीडीटीई पीवी के लिए औसत उत्पादन लाइन मॉड्यूल दक्षता 17% होने का अनुमान लगाया था, लेकिन 2016 तक, उन्होंने मॉड्यूल दक्षता ~19.5% के करीब होने की भविष्यवाणी की।[43][44]

22% की इन रिकॉर्ड उच्च दक्षताओं तक पहुंचने के लिए, बैंड अंतराल ग्रेडिंग के लिए मिश्रधातु का उपयोग किया जाता है। सीडीटीई में सेलेनियम को शामिल करने वाले एक यौगिक का उपयोग सौर सेल में अमिश्रित सीडीटीई के अलावा, प्रकाश की कुछ तरंग दैर्ध्य के लिए क्वांटम दक्षता प्रतिक्रिया में सुधार करने के लिए किया जाता है।[45] दक्षता में इस बड़ी वृद्धि में अन्य प्रमुख योगदानकर्ता कोशिका के भीतर MgZnO (MZO) का उपयोग है। CdSe का उपयोग करके किसी सेल मेंx1−x/सीडीटीई संरचना, सीडीएस के स्थान पर एमजेडओ का उपयोग किया जा सकता है। सीडीएस अकुशल अवशोषण का स्रोत है, जबकि एमजेडओ में एक ट्यून करने योग्य बैंड अंतराल है जिसे सीडीएसई के साथ उच्च पारदर्शिता और अच्छे संरेखण के लिए अनुकूलित किया जा सकता है।x1−x.[46]


प्रक्रिया अनुकूलन

प्रक्रिया अनुकूलन से थ्रूपुट में सुधार हुआ और लागत कम हुई। सुधारों में व्यापक सब्सट्रेट (सामग्री विज्ञान) (चूंकि पूंजीगत लागत सूक्ष्म रूप से बढ़ती है और स्थापना लागत कम की जा सकती है), पतली परतें (सामग्री, बिजली और प्रसंस्करण समय बचाने के लिए), और बेहतर सामग्री उपयोग (सामग्री और सफाई लागत बचाने के लिए) शामिल हैं। 2014 सीडीटीई मॉड्यूल की लागत लगभग $72 प्रति थी 1 square metre (11 sq ft),[47] या लगभग $90 प्रति मॉड्यूल।[citation needed]

परिवेश का तापमान

मॉड्यूल दक्षताओं को प्रयोगशालाओं में 25 डिग्री सेल्सियस के मानक परीक्षण तापमान पर मापा जाता है, हालांकि क्षेत्र में मॉड्यूल अक्सर बहुत अधिक तापमान के संपर्क में आते हैं। सीडीटीई का अपेक्षाकृत कम तापमान गुणांक उच्च तापमान पर प्रदर्शन की रक्षा करता है।[48][49][50] सीडीटीई पीवी मॉड्यूल में क्रिस्टलीय सिलिकॉन मॉड्यूल की आधी कमी का अनुभव होता है, जिसके परिणामस्वरूप वार्षिक ऊर्जा उत्पादन में 5-9% की वृद्धि होती है।[51]


सौर ट्रैकिंग

अब तक की लगभग सभी पतली फिल्म फोटोवोल्टिक मॉड्यूल प्रणालियाँ गैर-सौर ट्रैकर रही हैं, क्योंकि ट्रैकर पूंजी और परिचालन लागत की भरपाई के लिए मॉड्यूल आउटपुट बहुत कम था। लेकिन अपेक्षाकृत सस्ते सिंगल-एक्सिस ट्रैकिंग सिस्टम प्रति स्थापित वाट 25% आउटपुट जोड़ सकते हैं।[52] इसके अलावा, ट्रैकर एनर्जी गेन के आधार पर, सिस्टम लागत और पर्यावरणीय प्रभाव दोनों को कम करके पीवी सिस्टम की समग्र पर्यावरण-दक्षता को बढ़ाया जा सकता है।[53] यह जलवायु पर निर्भर है. ट्रैकिंग दोपहर के आसपास एक सहज आउटपुट पठार भी तैयार करती है, दोपहर की चोटियों का बेहतर मिलान होता है।

सामग्री

कैडमियम

कैडमियम|कैडमियम (सीडी), एक जहरीली भारी धातु जिसे खतरनाक पदार्थ माना जाता है, जिंक शोधन के दौरान जिंक के सल्फाइडिक अयस्कों के खनन, गलाने और शोधन का एक अपशिष्ट उपोत्पाद है, और इसलिए इसका उत्पादन पीवी बाजार की मांग पर निर्भर नहीं करता है। सीडीटीई पीवी मॉड्यूल कैडमियम के लिए लाभकारी और सुरक्षित उपयोग प्रदान करते हैं जिसे अन्यथा भविष्य में उपयोग के लिए संग्रहीत किया जाएगा या खतरनाक अपशिष्ट के रूप में लैंडफिल में निपटाया जाएगा। खनन उपोत्पादों को एक स्थिर सीडीटीई यौगिक में परिवर्तित किया जा सकता है और वर्षों तक सीडीटीई पीवी सौर मॉड्यूल के अंदर सुरक्षित रूप से रखा जा सकता है। सीडीटीई पीवी क्षेत्र में बड़ी वृद्धि से कोयला और तेल बिजली उत्पादन को विस्थापित करके वैश्विक कैडमियम उत्सर्जन को कम करने की क्षमता है।[54]


टेल्यूरियम

टेल्यूरियम|टेल्यूरियम (टीई) उत्पादन और भंडार अनुमान अनिश्चितता के अधीन हैं और काफी भिन्न हैं। टेल्यूरियम एक दुर्लभ, हल्का विषैला उपधातु है जिसका उपयोग मुख्य रूप से इस्पात में मशीनिंग योज्य के रूप में किया जाता है। टीई लगभग विशेष रूप से तांबे के शोधन के उप-उत्पाद के रूप में प्राप्त किया जाता है, जिसमें थोड़ी मात्रा सीसा और सोने के उत्पादन से प्राप्त होती है। केवल एक छोटी मात्रा, लगभग 800 मीट्रिक टन होने का अनुमान है[55] प्रति वर्ष उपलब्ध है। यूएसजीएस के अनुसार, 2007 में वैश्विक उत्पादन 135 मीट्रिक टन था।[56] सीडीटीई पीवी मॉड्यूल के एक गीगावाट (जीडब्ल्यू) के लिए लगभग 93 मीट्रिक टन (वर्तमान क्षमता और मोटाई पर) की आवश्यकता होगी।[57] बेहतर सामग्री दक्षता और बढ़ी हुई पीवी रीसाइक्लिंग के माध्यम से, सीडीटीई पीवी उद्योग में 2038 तक पुनर्नवीनीकृत एंड-ऑफ-लाइफ मॉड्यूल से टेल्यूरियम पर पूरी तरह से भरोसा करने की क्षमता है।[58] पिछले दशक में[when?], नई आपूर्तियाँ स्थापित की गई हैं, उदाहरण के लिए, शिन्जू, चीन में[59] साथ ही मेक्सिको और स्वीडन में भी।[60] 1984 में खगोल भौतिकीविदों ने टेल्यूरियम को ब्रह्मांड के सबसे प्रचुर तत्व के रूप में पहचाना, जिसकी परमाणु संख्या 40 से अधिक थी।[61][62] समुद्र के नीचे की कुछ चोटियाँ टेल्यूरियम से समृद्ध हैं।[62][63]


कैडमियम क्लोराइड/मैग्नीशियम क्लोराइड

सीडीटीई सेल के निर्माण में कैडमियम क्लोराइड के साथ एक पतली कोटिंग शामिल होती है (CdCl
2) सेल की समग्र दक्षता बढ़ाने के लिए। कैडमियम क्लोराइड विषैला, अपेक्षाकृत महंगा और पानी में अत्यधिक घुलनशील है, जो निर्माण के दौरान संभावित पर्यावरणीय खतरा पैदा करता है। 2014 में शोध से पता चला कि प्रचुर मात्रा में और हानिरहित मैग्नीशियम क्लोराइड (MgCl
2) कैडमियम क्लोराइड के समान ही कार्य करता है। इस शोध से सीडीटीई कोशिकाएं सस्ती और सुरक्षित हो सकती हैं।[64][65]


सुरक्षा

अपने आप में, कैडमियम और टेल्यूरियम विषैले और कार्सिनोजेनिक होते हैं, लेकिन सीडीटीई एक क्रिस्टलीय जाली बनाता है जो अत्यधिक स्थिर होता है, और कैडमियम की तुलना में कई गुना कम विषैला होता है।[66] सीडीटीई सामग्री के चारों ओर लगी कांच की प्लेटें (जैसा कि सभी वाणिज्यिक मॉड्यूल में होता है) आग के दौरान सील हो जाती हैं और जब तक कांच टूट न जाए तब तक किसी भी कैडमियम को निकलने की अनुमति नहीं देती हैं।[67][68] कैडमियम से संबंधित अन्य सभी उपयोग और एक्सपोजर मामूली हैं और व्यापक पीवी मूल्य श्रृंखला में अन्य सामग्रियों से एक्सपोजर के प्रकार और परिमाण में समान हैं, उदाहरण के लिए, विषाक्त गैसों, लीड मिलाप , या सॉल्वैंट्स (जिनमें से अधिकतर सीडीटीई विनिर्माण में उपयोग नहीं किए जाते हैं) .[69][70]


अनाज सीमाएँ

अनाज सीमा एक क्रिस्टलीय सामग्री के दो अनाजों के बीच का इंटरफ़ेस है और यह तब होता है जब दो अनाज मिलते हैं। ये एक प्रकार के क्रिस्टलीय दोष हैं। अक्सर यह माना जाता है कि सिंगल-क्रिस्टल GaAs और सैद्धांतिक सीमा दोनों की तुलना में CdTe में देखा गया ओपन-सर्किट वोल्टेज गैप किसी तरह से सामग्री के भीतर अनाज की सीमाओं के कारण हो सकता है। हालाँकि ऐसे कई अध्ययन हुए हैं जिन्होंने न केवल सुझाव दिया है कि जीबी प्रदर्शन के लिए हानिकारक नहीं हैं बल्कि वास्तव में उन्नत वाहक संग्रह के स्रोत के रूप में फायदेमंद हो सकते हैं। इसलिए, सीडीटीई-आधारित सौर कोशिकाओं के प्रदर्शन की सीमा में अनाज की सीमाओं की सटीक भूमिका अस्पष्ट बनी हुई है और इस प्रश्न का समाधान करने के लिए शोध जारी है। हालाँकि, विकसित सीडीटीई में, अनाज की सीमाएँ प्रदर्शन के लिए हानिकारक हैं। बाद की प्रक्रिया से इसमें बदलाव आ सकता है, लेकिन उन प्रभावों का अध्ययन मामला-दर-मामला आधार पर किया जाना चाहिए।[71] अनाज का आकार, और इस प्रकार, सीडीटीई फिल्म में अनाज की सीमाओं की संख्या फिल्म जमाव के दौरान सब्सट्रेट तापमान पर निर्भर होती है। सब्सट्रेट का तापमान जितना अधिक होगा, अनाज का आकार उतना बड़ा होगा, और फिल्म में अनाज की सीमाओं की संख्या उतनी ही कम होगी। यदि जमाव के दौरान कम सब्सट्रेट तापमान का उपयोग किया जाता है, तो CdCl जमा करने से अनाज का आकार आमतौर पर बढ़ जाता है2 फिल्म पर और बाद में एनीलिंग। यह एक महत्वपूर्ण प्रसंस्करण कदम है, क्योंकि कम तापमान पर जमा कोशिकाएं जिनमें इस चरण की कमी होती है वे 10% से ऊपर रूपांतरण क्षमता तक पहुंचने में असमर्थ होती हैं।[46]


पुनर्चक्रण

फोटोवोल्टिक मॉड्यूल 25 से 30 साल तक कहीं भी चल सकते हैं। पीवी मॉड्यूल के अनुचित निपटान से पर्यावरण में विषाक्त पदार्थ निकल सकते हैं।[72] 2013 तक पतली-फिल्म पीवी मॉड्यूल के लिए उच्च-मूल्य रीसाइक्लिंग के केवल तीन तरीके औद्योगिक रूप से उपलब्ध हैं। SENSE (सौर ऊर्जा प्रणालियों का स्थिरता मूल्यांकन) और RESOLVED (सौर मूल्यवान सामग्रियों की पुनर्प्राप्ति, संवर्धन और परिशोधन) यूरोपीय वित्त पोषित प्रक्रियाएं हैं। SENSE यांत्रिक, रासायनिक और थर्मल उपचार पर निर्भर करता है। रिज़ॉल्व्ड मुख्य रूप से यांत्रिक उपचार पर निर्भर करता है। अंतिम विधि, फर्स्ट सोलर, यांत्रिक और रासायनिक प्रक्रियाओं पर निर्भर करती है। पुनर्चक्रण के यांत्रिक तरीके अधिक पर्यावरण के अनुकूल हैं क्योंकि वे रसायनों के उपयोग पर निर्भर नहीं होते हैं।[72]

जिन सामग्रियों को रीसाइक्लिंग प्रक्रिया में पुनर्प्राप्त किया जा सकता है उनमें धातु, माउंट, ग्लास और, उच्च मूल्य के मामलों में, संपूर्ण पीवी मॉड्यूल शामिल हैं।[73] 2013 तक सीडीटीई मॉड्यूल की पुनर्चक्रण लागत पुनर्चक्रित सामग्रियों की पुनः बिक्री की तुलना में अधिक है। हालाँकि, संभावित भविष्य की रीसाइक्लिंग विधियों से महंगी और पर्यावरण के अनुकूल प्रक्रियाओं में कमी के माध्यम से लागत में कमी आ सकती है।[72]भविष्य की पुनर्चक्रण विधियों में वल्कनीकरण-वैक्यूम आसवन और डबल ग्रीन प्रक्रिया शामिल हैं। टेल्यूरियम प्राप्त करने के लिए वल्कनीकरण-वैक्यूम आसवन को एक संभावित रीसाइक्लिंग प्रक्रिया के रूप में सुझाया गया है और 99.92% तक शुद्धता के साथ Te को पुनर्प्राप्त कर सकता है।[74] डबल ग्रीन प्रक्रिया में लगभग पूरी तरह से यांत्रिक प्रक्रियाएँ शामिल हैं।[75] फोटोवोल्टिक्स की तीव्र वृद्धि के कारण दुनिया भर में स्थापित पीवी प्रणालियों की संख्या में उल्लेखनीय वृद्धि हुई है। फर्स्ट सोलर ने 2005 में पीवी उद्योग में पहला वैश्विक और व्यापक रीसाइक्लिंग कार्यक्रम स्थापित किया। इसकी रीसाइक्लिंग सुविधाएं फर्स्ट सोलर के प्रत्येक विनिर्माण संयंत्र में संचालित होती हैं और नए मॉड्यूल में पुन: उपयोग के लिए 95% सेमीकंडक्टर सामग्री और 90% ग्लास को पुन: उपयोग के लिए पुनर्प्राप्त करती हैं। नए ग्लास उत्पाद।[76][77] स्टटगार्ट विश्वविद्यालय द्वारा सीडीटीई मॉड्यूल रीसाइक्लिंग के जीवन-चक्र मूल्यांकन में जीवन के अंत में प्राथमिक ऊर्जा मांग में 81 एमजे/एम से कमी देखी गई।2से -12 एमजे/एम2, लगभग 93 एमजे/एम की कमी2, और 6 किलो CO से ग्लोबल वार्मिंग क्षमता के संदर्भ में2-इक्विव./एम2 -2.5 CO है2-इक्विव./एम2, लगभग -8.5 CO की कमी2-इक्विव./एम2. ये कटौती सीडीटीई फोटोवोल्टिक मॉड्यूल के समग्र पर्यावरणीय प्रोफ़ाइल में अत्यधिक लाभकारी परिवर्तन दिखाती है। एलसीए ने यह भी दिखाया कि पर्यावरणीय प्रभाव श्रेणियों में मुख्य योगदानकर्ता सीडीटीई मॉड्यूल के प्रसंस्करण के भीतर आवश्यक रसायनों और ऊर्जा के कारण हैं।[78]


पर्यावरण और स्वास्थ्य पर प्रभाव

राष्ट्रीय पवन प्रौद्योगिकी केंद्र (एनडब्ल्यूटीसी) में चल रहे ऊर्जा प्रणाली एकीकरण अनुसंधान के हिस्से के रूप में उपयोग की जाने वाली एक छोटी पीवी सरणी

फोटोवोल्टिक्स जीवाश्म ईंधन के कारण होने वाले विषाक्त उत्सर्जन और प्रदूषण को कम करने में सहायता कर सकता है।[72]जीवाश्म ईंधन से उत्सर्जन जो वैश्विक जलवायु को प्रभावित करता है जैसे NOx (NOx), कार्बन डाईऑक्साइड (CO2) और सल्फर डाइऑक्साइड (SO2) पीवी से उत्सर्जित नहीं होते हैं। पीवी से उत्पादित एक गीगावाट-घंटे की बिजली से एसओ के उत्सर्जन में कमी आएगी2 10 टन से, नहींx 4 टन और सीओ द्वारा2 कोयले की तुलना में 1000 टन तक।[79]

कैडमियम टेलुराइड फोटोवोल्टिक सेल का श्रमिकों और पारिस्थितिकी तंत्र दोनों पर नकारात्मक प्रभाव पड़ता है।[80] जब सीडीटीई कोशिकाओं की सामग्री को साँस के साथ अंदर लिया जाता है तो उसे अमेरिकी व्यावसायिक सुरक्षा और स्वास्थ्य प्रशासन द्वारा विषाक्त और कैंसरकारी दोनों माना जाता है। प्रसंस्करण सुविधाओं में काम करने वाले कर्मचारी सीडी के बारीक कणों या धुएं के संपर्क में आ सकते हैं और उन्हें सांस के जरिए अंदर ले सकते हैं।[79]

सीडीटीई उत्पादन सुविधाएं पर्यावरणीय समस्याओं का कारण बन सकती हैं जब उच्च दक्षता वाले उत्पादन में या कम कुशल उत्पादन विधियों में उप-उत्पाद निकास से दुर्घटनाएं होती हैं।[79]

यदि उद्देश्य के अनुसार उपयोग किया जाए तो मॉड्यूल के जीवनकाल के दौरान यह कोई कण या वाष्प नहीं छोड़ेगा। एक पूर्ण मॉड्यूल के लिए धूल या वाष्प छोड़ने का एकमात्र तरीका प्रज्वलित किया जाना है, या बारीक धूल में पीसना है। प्रयोगशाला परीक्षणों में लगभग 1100 डिग्री सेल्सियस के तापमान के संपर्क में आने पर, 0.4% से 0.6% सीडी सामग्री जारी हुई।[73]

समग्र सीडी वायु उत्सर्जन अनुमान 0.02 से 0.5 ग्राम प्रति गीगावाट-घंटा तक हो सकता है।[73]

आरंभिक सीडीटीई मॉड्यूल निक्षालन परीक्षणों में विफल रहे, हालाँकि हाल के मॉडल कुछ निक्षालन परीक्षण पास कर सकते हैं। सीडी की थोड़ी मात्रा के रिसाव के बावजूद, सीडीटीई मॉड्यूल में समग्र रिसाव क्षमता कम होती है क्योंकि उनके भीतर की खतरनाक सामग्री कांच की दो परतों के भीतर बंद होती है। सीडीटीई मॉड्यूल में बहुत खराब biodegradability होती है।[73]


बाज़ार व्यवहार्यता

विश्व के सबसे बड़े पीवी पावर स्टेशनों की सूची थी।

कैडमियम टेलुराइड पीवी की सफलता सीडीटीई प्रौद्योगिकी के साथ प्राप्त होने वाली कम लागत के कारण हुई है, जो कम मॉड्यूल क्षेत्र लागत के साथ पर्याप्त दक्षता के संयोजन से संभव हुई है। सीडीटीई पीवी मॉड्यूल के लिए प्रत्यक्ष विनिर्माण लागत 2013 में $0.57 प्रति वाट तक पहुंच गई।[81] और 2008 में प्रति नई वाट क्षमता की पूंजी लागत लगभग $0.9 प्रति वाट (भूमि और भवन सहित) थी।[82]


उल्लेखनीय प्रणालियाँ

दावा किया गया था कि यूटिलिटी-स्केल सीडीटीई पीवी समाधान विकिरण स्तर, ब्याज दरों और विकास लागत जैसे अन्य कारकों के आधार पर चरम जीवाश्म ईंधन उत्पादन स्रोतों के साथ प्रतिस्पर्धा करने में सक्षम होंगे।[83] बड़े फर्स्ट सोलर सीडीटीई पीवी सिस्टम की हाल की स्थापनाओं को सौर ऊर्जा के अन्य रूपों के साथ प्रतिस्पर्धी होने का दावा किया गया था:

  • एरिज़ोना में फर्स्ट सोलर का 290-मेगावाट (मेगावाट) सौर गर्म जल परियोजना अब तक निर्मित सबसे बड़े फोटोवोल्टिक पावर स्टेशन में से एक है। अगुआ कैलिएंट में फर्स्ट सोलर के संयंत्र नियंत्रण, पूर्वानुमान और ऊर्जा शेड्यूलिंग क्षमताएं हैं जो ग्रिड विश्वसनीयता और स्थिरता में योगदान करती हैं।[84][85][unreliable source?]
  • कैलिफोर्निया में 550 मेगावाट का टोपैज सोलर फार्म, नवंबर 2014 में निर्माण पूरा हुआ और यह फोटोवोल्टिक पावर स्टेशनों की सूची #विश्व का सबसे बड़ा फोटोवोल्टिक पावर स्टेशन|उस समय दुनिया का सबसे बड़ा सौर फार्म था।[86]
  • दुबई में फर्स्ट सोलर की 13 मेगावाट की परियोजना, दुबई बिजली और जल प्राधिकरण द्वारा संचालित, मोहम्मद बिन राशिद अल मकतूम सोलर पार्क का पहला हिस्सा है, और 2013 में पूरा होने के समय यह क्षेत्र का सबसे बड़ा पीवी बिजली संयंत्र था।[87]* जर्मनी के वाल्डपोलेंज़ सोलर पार्क में बंदूक समूह द्वारा स्थापित 40 मेगावाट की प्रणाली, 2007 में इसकी घोषणा के समय, दुनिया की सबसे बड़ी और सबसे कम लागत वाली नियोजित पीवी प्रणाली थी। कीमत थी 130 मिलियन यूरो.[88]
  • टेम्पलिन, ब्रांडेनबर्ग, जर्मनी में बीइलेक्ट्रिक द्वारा स्थापित 128 मेगावाटपी प्रणाली यूरोप में वर्तमान सबसे बड़ी पतली-फिल्म पीवी स्थापना है (जनवरी 2015 तक)।[89]
  • कैलिफ़ोर्निया में 21 मेगावाट बेलीथ फोटोवोल्टिक पावर प्लांट के लिए, एक बिजली खरीद समझौते ने उत्पन्न बिजली की कीमत $0.12 प्रति kWh (सभी प्रोत्साहनों के आवेदन के बाद) तय की।[90] कैलिफ़ोर्निया में बाज़ार संदर्भ मूल्य के रूप में परिभाषित, यह वह मूल्य निर्धारित करता है जो पीयूसी किसी भी दिन के चरम बिजली स्रोत, उदाहरण के लिए, प्राकृतिक गैस के लिए भुगतान करेगा। यद्यपि पीवी सिस्टम रुक-रुक कर होते हैं और प्राकृतिक गैस की तरह डिस्पैचेबल उत्पादन नहीं होते हैं, प्राकृतिक गैस जनरेटर में ईंधन मूल्य जोखिम जारी रहता है जो पीवी के पास नहीं होता है।
  • दक्षिणी कैलिफ़ोर्निया एडिसन के साथ दो मेगावाट की छत स्थापना के लिए एक अनुबंध। एससीई कार्यक्रम को प्रोत्साहन के बाद $875 मिलियन (औसतन $3.5/वाट) की कुल लागत पर 250 मेगावाट स्थापित करने के लिए अभिकल्पित किया गया है।[91]


यह भी देखें

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