एका वेगळ्या प्रकारचे सौर तंत्रज्ञान मोठ्या प्रमाणात जाण्यासाठी तयार आहे

जगातील छतावर, शेतात आणि वाळवंटांना कव्हर करणारे बहुतेक सौर पॅनेल आज समान घटक सामायिक करतात: क्रिस्टलीय सिलिकॉन.कच्च्या पॉलिसिलिकॉनपासून बनविलेले साहित्य, वेफर्समध्ये आकारले जाते आणि सौर पेशींमध्ये वायर्ड केले जाते, जे उपकरणे सूर्यप्रकाश विजेमध्ये रूपांतरित करतात.अलीकडे, या एकेरी तंत्रज्ञानावर उद्योगाचे अवलंबित्व एक दायित्व बनले आहे.पुरवठा साखळीतील अडथळेमंद होत आहेतजगभरात नवीन सौर प्रतिष्ठान.चीनच्या शिनजियांग प्रदेशातील प्रमुख पॉलिसिलिकॉन पुरवठादार —उईगरांकडून सक्तीने मजुरीचा वापर केल्याचा आरोप- अमेरिकेच्या व्यापार निर्बंधांना सामोरे जात आहेत.

सुदैवाने, क्रिस्टलीय सिलिकॉन ही एकमेव सामग्री नाही जी सूर्याची ऊर्जा वापरण्यास मदत करू शकते.युनायटेड स्टेट्समध्ये, शास्त्रज्ञ आणि उत्पादक कॅडमियम टेल्युराइड सौर तंत्रज्ञानाच्या उत्पादनाचा विस्तार करण्यासाठी काम करत आहेत.कॅडमियम टेल्युराइड हा “पातळ फिल्म” सोलर सेलचा एक प्रकार आहे, आणि त्या नावाप्रमाणेच ते पारंपारिक सिलिकॉन सेलपेक्षा खूपच पातळ आहे.आज, कॅडमियम टेल्युराइड वापरून पॅनेलसुमारे 40 टक्के पुरवठायूएस युटिलिटी-स्केल मार्केट आणि जागतिक सौर बाजाराच्या सुमारे 5 टक्के.आणि ते व्यापक सौर उद्योगाला तोंड देत असलेल्या हेडविंड्सचा फायदा घेतात.

वुड मॅकेन्झी या ऊर्जा सल्लागार समूहाचे सौर संशोधन विश्लेषक केल्सी गॉस म्हणाले, “हा एक अतिशय अस्थिर काळ आहे, विशेषत: स्फटिकासारखे सिलिकॉन पुरवठा साखळीसाठी."येत्या वर्षात कॅडमियम टेल्युराइड उत्पादकांना अधिक बाजार वाटा घेण्याची मोठी क्षमता आहे."विशेषतः, तिने लक्षात घेतले, कारण कॅडमियम टेल्युराइड क्षेत्र आधीच वाढले आहे.

जूनमध्ये, सौर उत्पादक फर्स्ट सोलरने सांगितले$680 दशलक्ष गुंतवणूक करावायव्य ओहायोमधील तिसऱ्या कॅडमियम टेल्युराइड सौर कारखान्यात.ही सुविधा पूर्ण झाल्यावर, 2025 मध्ये, कंपनी या परिसरात 6 गिगावॅट किमतीचे सौर पॅनेल बनवू शकेल.अंदाजे 1 दशलक्ष अमेरिकन घरांना उर्जा देण्यासाठी ते पुरेसे आहे.आणखी एक ओहायो-आधारित सोलर फर्म, टोलेडो सोलर, अलीकडेच बाजारात दाखल झाली आहे आणि निवासी छतासाठी कॅडमियम टेल्युराइड पॅनेल बनवत आहे.आणि जूनमध्ये, यूएस ऊर्जा विभाग आणि त्याची राष्ट्रीय अक्षय ऊर्जा प्रयोगशाळा, किंवा NREL,$20 दशलक्ष कार्यक्रम सुरू केलासंशोधनाला गती देण्यासाठी आणि कॅडमियम टेल्युराइडसाठी पुरवठा साखळी वाढवण्यासाठी.कार्यक्रमाच्या उद्दिष्टांपैकी एक म्हणजे यूएस सोलर मार्केटला जागतिक पुरवठा प्रतिबंधांपासून दूर ठेवण्यास मदत करणे.

NREL आणि First Solar मधील संशोधक, ज्याला पूर्वी Solar Cell Inc. म्हटले जाते, 1990 च्या दशकाच्या सुरुवातीपासून विकसित करण्यासाठी एकत्र काम करत आहेत.कॅडमियम टेल्युराइड तंत्रज्ञान.कॅडमियम आणि टेल्युराइड हे अनुक्रमे झिंक अयस्क आणि तांबे शुद्धीकरणाचे उपउत्पादने आहेत.सेल बनवण्यासाठी सिलिकॉन वेफर्स एकत्र जोडले जातात, तर कॅडमियम आणि टेल्युराइड पातळ थर म्हणून लावले जातात — मानवी केसांच्या व्यासाच्या सुमारे एक दशांश — काचेच्या पॅनवर, इतर वीज-वाहक सामग्रीसह.फर्स्ट सोलर, आता जगातील सर्वात मोठी पातळ फिल्म निर्माता कंपनीने 45 देशांमध्ये सौर प्रतिष्ठापनांसाठी पॅनेलचा पुरवठा केला आहे.

क्रिस्टलीय सिलिकॉनपेक्षा तंत्रज्ञानाचे काही फायदे आहेत, असे NREL शास्त्रज्ञ लॉरेले मॅन्सफिल्ड यांनी सांगितले.उदाहरणार्थ, पातळ फिल्म प्रक्रियेसाठी वेफर-आधारित दृष्टिकोनापेक्षा कमी सामग्रीची आवश्यकता असते.थिन फिल्म टेक्नॉलॉजी लवचिक पॅनेलमध्ये वापरण्यासाठी देखील योग्य आहे, जसे की बॅकपॅक किंवा ड्रोन किंवा इमारतीच्या दर्शनी भाग आणि खिडक्यांमध्ये एकत्रित केलेले.महत्त्वाचे म्हणजे, पातळ फिल्म पॅनेल गरम तापमानात चांगली कामगिरी करतात, तर सिलिकॉन पॅनेल जास्त गरम होऊ शकतात आणि वीज निर्माण करण्यात कमी कार्यक्षम होऊ शकतात, ती म्हणाली.

परंतु इतर क्षेत्रांमध्ये क्रिस्टलीय सिलिकॉनचा वरचा हात आहे, जसे की त्यांची सरासरी कार्यक्षमता — म्हणजे सूर्यप्रकाशाची टक्केवारी जी पॅनल्स शोषून घेतात आणि विजेमध्ये रूपांतरित करतात.ऐतिहासिकदृष्ट्या, सिलिकॉन पॅनेलमध्ये कॅडमियम टेल्युराइड तंत्रज्ञानापेक्षा जास्त कार्यक्षमता आहे, जरी हे अंतर कमी होत आहे. आजचे औद्योगिकरित्या उत्पादित सिलिकॉन पॅनेल कार्यक्षमता साध्य करू शकतात18 ते 22 टक्के, तर फर्स्ट सोलरने त्याच्या नवीनतम व्यावसायिक पॅनेलसाठी सरासरी 18 टक्के कार्यक्षमता नोंदवली आहे.

तरीही, जागतिक बाजारपेठेत सिलिकॉनचे वर्चस्व असण्याचे मुख्य कारण तुलनेने सोपे आहे."हे सर्व खर्चावर येते," गॉस म्हणाले."सौर बाजार सर्वात स्वस्त तंत्रज्ञानाद्वारे चालविला जातो."

क्रिस्टलीय सिलिकॉनची किंमत प्रत्येक वॅट सौर उर्जा तयार करण्यासाठी सुमारे $0.24 ते $0.25 आहे, जी इतर दावेदारांपेक्षा कमी आहे, ती म्हणाली.फर्स्ट सोलरने सांगितले की ते यापुढे कॅडमियम टेल्युराइड पॅनेल तयार करण्यासाठी प्रति-वॅट किंमतीचा अहवाल देत नाही, फक्त 2015 पासून या खर्चात "लक्षणीय घट" झाली आहे - जेव्हा कंपनीप्रति वॅट $0.46 ची किंमत नोंदवली— आणि दरवर्षी घसरण सुरू ठेवा.सिलिकॉनच्या सापेक्ष स्वस्तपणाची काही कारणे आहेत.कच्चा माल पॉलिसिलिकॉन, जो संगणक आणि स्मार्टफोनमध्ये देखील वापरला जातो, कॅडमियम आणि टेल्युराइडच्या पुरवठ्यापेक्षा जास्त प्रमाणात उपलब्ध आणि स्वस्त आहे.सिलिकॉन पॅनेल आणि संबंधित घटकांचे कारखाने वाढले असल्याने, तंत्रज्ञान बनवण्याचा आणि स्थापित करण्याच्या एकूण खर्चात घट झाली आहे.चिनी सरकारलाही भारी पडलं आहेसमर्थित आणि अनुदानितदेशाचे सिलिकॉन सौर क्षेत्र — इतकेसुमारे 80 टक्केजगातील सौर उत्पादन पुरवठा साखळी आता चीनमधून चालते.

पॅनेलच्या घसरत्या खर्चामुळे जागतिक सौर भरभराटीला चालना मिळाली आहे.गेल्या दशकभरात, जगातील एकूण स्थापित सौर क्षमतेत जवळपास दहापट वाढ झाली आहे, 2011 मध्ये सुमारे 74,000 मेगावॅट वरून 2020 मध्ये सुमारे 714,000 मेगावॅट,त्यानुसारइंटरनॅशनल रिन्युएबल एनर्जी एजन्सी.युनायटेड स्टेट्स जगातील एकूण एक सातव्या वाटा आहे, आणि आता सौर आहेसर्वात मोठ्या स्त्रोतांपैकी एकयूएस मध्ये दरवर्षी नवीन वीज क्षमता स्थापित केली जाते.

कॅडमियम टेल्युराइड आणि इतर पातळ फिल्म तंत्रज्ञानाची प्रति वॅट किंमत त्याचप्रमाणे उत्पादनाचा विस्तार होत असताना कमी होण्याची अपेक्षा आहे.(प्रथम सौर म्हणतोजेव्हा त्याची नवीन ओहायो सुविधा उघडेल, तेव्हा कंपनी संपूर्ण सोलर मार्केटमध्ये प्रति वॅट सर्वात कमी किंमत वितरित करेल.) परंतु उद्योगाच्या सध्याच्या पुरवठा साखळीच्या समस्या आणि कामगारांच्या समस्या स्पष्ट केल्यानुसार, खर्च हा एकमेव मेट्रिक नाही.

मार्क विडमार, फर्स्ट सोलरचे सीईओ म्हणाले की, कंपनीचा नियोजित $680 दशलक्ष विस्तार हा एक स्वयंपूर्ण पुरवठा साखळी तयार करण्याच्या आणि यूएस सौर उद्योगाला चीनमधून “दुकल” करण्याच्या मोठ्या प्रयत्नांचा एक भाग आहे.जरी कॅडमियम टेल्युराइड पॅनेल कोणतेही पॉलिसिलिकॉन वापरत नसले तरी, फर्स्ट सोलारने उद्योगासमोरील इतर आव्हाने अनुभवली आहेत, जसे की सागरी शिपिंग उद्योगातील साथीच्या रोगामुळे उद्भवलेले अनुशेष.एप्रिलमध्ये, फर्स्ट सोलरने गुंतवणूकदारांना सांगितले की अमेरिकन बंदरांवर गर्दीमुळे आशियातील त्याच्या सुविधांमधून पॅनेल शिपमेंट रोखली जात आहे.यूएस उत्पादनात वाढ केल्याने कंपनीला मालवाहू जहाजे नव्हे तर रस्ते आणि रेल्वेचा वापर करण्याची परवानगी मिळेल.आणि कंपनीचा त्याच्या सौर पॅनेलसाठी सध्याचा पुनर्वापर कार्यक्रम त्याला अनेक वेळा सामग्रीचा पुनर्वापर करण्यास अनुमती देतो, ज्यामुळे त्याची परदेशी पुरवठा साखळी आणि कच्च्या मालावरील अवलंबित्व कमी होते.

फर्स्ट सोलर मंथन पॅनेल तयार करत असताना, कंपनी आणि NREL दोन्हीमधील शास्त्रज्ञ कॅडमियम टेल्युराइड तंत्रज्ञानाची चाचणी आणि सुधारणा करत आहेत.2019 मध्ये, भागीदारएक नवीन दृष्टीकोन विकसित केलाज्यामध्ये उच्च कार्यक्षमता प्राप्त करण्यासाठी तांबे आणि क्लोरीनसह पातळ फिल्म सामग्रीचे "डोपिंग" समाविष्ट आहे.या महिन्याच्या सुरुवातीला, NRELनिकाल जाहीर केलेगोल्डन, कोलोरॅडो येथे त्याच्या बाह्य सुविधेवर 25 वर्षांच्या फील्ड चाचणीची.कॅडमियम टेल्युराइड पॅनेलचा 12-पॅनल अॅरे त्याच्या मूळ कार्यक्षमतेच्या 88 टक्के काम करत होता, जो दोन दशकांहून अधिक काळ बाहेर बसलेल्या पॅनेलसाठी एक मजबूत परिणाम आहे.NREL रिलीझ नुसार "अधोगती सिलिकॉन प्रणाली काय करतात त्यानुसार आहे."

मॅन्सफिल्ड, NREL शास्त्रज्ञ, म्हणाले की स्फटिकासारखे सिलिकॉन कॅडमियम टेल्युराइडने बदलणे किंवा एक तंत्रज्ञान दुसर्‍यापेक्षा श्रेष्ठ म्हणून स्थापित करणे हे ध्येय नाही."मला वाटते की या सर्वांसाठी बाजारात एक जागा आहे आणि त्या प्रत्येकाचे अर्ज आहेत," ती म्हणाली."आम्हाला सर्व ऊर्जा अक्षय स्त्रोतांकडे जायला हवी आहे, म्हणून आम्हाला ते आव्हान पूर्ण करण्यासाठी या सर्व विविध प्रकारच्या तंत्रज्ञानाची खरोखर गरज आहे."