Тешко момче на диета со фотоволтаици
Triple Green, Дел 4: Кадмиум телурид е контроверзен бидејќи содржи тежок метал. Сепак, тоа е победа за фотоволтаиците. Модулите се непобедливо ефтини и производството тешко користи киселини или токсини.
Мирен, низок шум и скоро целосно автоматизиран: производните линии на „Првиот солар“ во Франкфурт ан дер Одер работат синхронизирано со оптимизирана линија за производство. Ниту еден грам материјал не е даден овде. Подот во пространата сала изгледа како протечен, воздухот внатре е исто чист како и надвор од фабриката. Треба да биде така, бидејќи First Solar работи со кадмиум телурид. Овој полупроводник, кој содржи тежок метал кадмиум, е идеално погоден за модули со тенок филм. Прашините што се појавуваат при обработката на модулите се особено критични во производството, бидејќи тешките метали ги развиваат своите штетни ефекти пред се преку белите дробови. Ако се вдише, кадмиумот е осомничен дека предизвикува рак - слично како силиконска прашина, што предизвикува страшна силикоза.
Експертите тврдат за тоа дали и колку е токсичен кадмиум телурид. Бидејќи овде кадмиумот не се појавува во елементарна форма, тој се чува во многу стабилна врска. Во отсуство на сигурни студии, беснее религиозна војна. Дали кадмиум телурид е опасен како кадмиумот? Тоа е можно. Или можеби не е точно. Со цел да се избегнат какви било сомнежи, во фабриката во Франкфурт се применува закон за чистота, што го прави делото производство на клетки за силикон да изгледа прилично старо.
Прво Солар разви сопствени производствени капацитети. На почетокот има стакло. По миењето, стаклената плоча е обложена со транспарентен преден контакт (TCO) направен од калај оксид, допиран со флуор. Во коморите за одвојување, модулите добиваат позната како облога, бариерен слој направен од кадмиум сулфид (CdS) така што натриумот од стаклото не го загадува полупроводничкиот слој. TCO и CdS тампонот го сочинуваат слојот од типот n. Слојот CdTe е од типот p. Направен е од гранулатот CdTe, кој испарува во вакуум и се таложи на стаклото. Контејнерот за гранулат е донесен до производствената линија од добавувачот и е поврзан херметички. Системот го вшмукува за да ги премачка очилата.
„Коморите за одвојување и пареата се чистат автоматски“, објаснува Бургард фон Вестерхолт, шеф на фабриката во Франкфурт ан дер Одер. „Со цел да ги замениме филтрите навремено, ние постојано ги следиме условите на притисок“. Падот на притисокот преку филтерот покажува колку е затнат калдиум калмиум и калум сулфид во неговите пори. Филтрите се менуваат рачно, снабдувачот на гранулата исто така ги враќа назад за правилно отстранување.
По обложувањето, се користи течен кадмиум хлорид за поддршка на кристализација и стврднување на полупроводникот во печката. Ласерите ја согоруваат структурата на клетките во слојот. Како резултат на прашина, исто така, веднаш се извлекува. Ласер отсекува 116 одделни ќелии од плочата за да ги поврзе електрично. Потоа следува задниот крај: металниот контакт на задниот дел од модулот изработен од молибден, филмот ЕВА и задното стакло. Модулот за стакло-стакло останува во ламинаторот четвртина час за заварување на сончевиот панел. На крајот од производната линија, тука се тестот за модул, разводна кутија и пакувањето за продажба.
Мака на индустријата
Кадмиум телурид е стравуваниот непријател на индустријата за силикон. First Solar успеа енормно да ги намали трошоците за модулите, не само преку одржливи концепти во производството. Ова ги става производителите на силиконски модули под притисок. Затоа, Вестерхолт знае дека не смее да греши. Штом ќе се надминат граничните вредности, единствена несреќа и работата се распаѓа. Бидејќи нормално кадмиумот не е дозволен во електронските уреди. Ова е пропишано со европската директива „Ограничување на употребата на одредени опасни материи“ (скратено RoHs). Со него се регулираат кои опасни материи не смеат повеќе да се користат во електронските уреди. Кадмиумот и неговите соединенија се забранети, како и оловото и живата. Досега, сепак, фотоволтаичните модули беа исклучени од RoHs.
Сертифициран, се разбира
„Првиот солар“ исто така беше еден од првите големи производители на соларна енергија што воведе систем за управување со животната средина во Франкфурт. Ова ја направи компанијата една од пејсмејкерите во индустријата за PV, која сака да се украсува со етикети како „чиста“ и „зелена“. „Сертификацијата според ИСО 14001 беше секако“, вели Бургард фон Вестерхолт, менаџер за производство на „Прва солар“. Овој стандард не разликува еколошки производи, туку еколошки компатибилни производствени процеси. За разлика од индустријата за силикон, производителите на модули направени од кадмиум телурид имаат огромна предност: „Не се користат опасни киселини, како што е флуороводородна киселина во модулот“, вели фон Вестерхолт. „Само во постројката за рециклирање користиме десет проценти сулфурна киселина за да го олабавиме полупроводникот од скршеното стакло.“ Каустичната киселина се циркулира со цел да се искористи оптимално. Водородниот пероксид помага да се оддели кадмиум телурид од стаклото.
Снабдувач за гранулата направена од кадмиум телурид е компанијата 5Nplus, германска подружница на канадската група со исто име. 5Nplus исто така го снабдува Calyxo, фабриката Талхајмер за модули на кадмиум телурид во групата Q-Cells, вториот голем производител на CdTe модули во Германија. Calyxo беше лансиран во 2005 година со 25 мегавати и започна со нова фабрика со 60 мегавати во летото 2009 година. Според Андреас Вејд, експерт за животна средина во „Каликсо“, компанијата со седиште во Талхајм користи помеѓу 15 и 25 грама CdTe по модул. Тоа одговара на седум до дванаесет грама чист кадмиум, дистрибуиран над 1,2 на 0,6 метри од модулот.
Оптимизирајте ги процесите
Рот & Рау има намера да понуди фабрики за клучни клучеви за модулите CdTe преку CTF во иднина. Од гледна точка на еколошкото производство, клучни се две точки: од една страна, коморите за одвојување во кои испаруваат CdS и CdTe. Важно е ниту една унца да не влезе во животната средина. Втора точка: отпадните води од процесот на хлорид. Со цел да се исчисти, тој се собира во сериски резервоари и се неутрализира. Само по бројни мерења, водата се ослободува во канализациониот систем. Освен кадмиумот, тоа е нормална неутрализација што остава некои соли. Главната работа тука е да го поврзете слободниот кадмиум од луката и да го филтрирате навремено. Со цел да остане во чекор со First Solar во трката за најниски трошоци, Дитер Бонет сака да го замени таложењето на пареата на кадмиум телурид со распрснување.
Распрснувањето е исто така голем адут во обложувањето на модулите ЦИС и ЦИГС, бидејќи процесот е релативно ефтин и не бара никакви влажни хемикалии. Во своите патенти, Бонет предлага блок-цели кои можат да се извлечат од топењето на CdS или CdTe. Ова подразбира обемни плочи кои служат како снабдувач на кадмиумските слоеви. Тоа би бил алтернативен начин за ниво на гранулација и хлорид. И тоа би бил проблемот со сомнителните испарувања од светот. Во принцип, процесот исто така треба да троши помалку енергија бидејќи прскањето бара пониски температури од таложењето на пареата. Сепак, постои и улов: целите на блокот се создаваат од топење во кое врие течен кадмиум сулфид или кадмиум телурид. Слично на силициум, овој металуршки процес троши многу енергија. Според патентот на Бонет, на пример, гранулата CdS може да се загрее на 1.800 степени Целзиусови во графитна када со бор оксид. Оксидот на бор го штити топењето, кое полека се лади и се зацврстува како блок. За самото прскање, доволен е вакуум од 200 до 300 степени Целзиусови за да се нанесе кадмиум сулфид на стаклото.
Слојот тогаш треба да се зацврсти веднаш под температурата на омекнување на чашата со плови на околу 500 степени Целзиусови. Ако се користи боросиликатно стакло, може да се загрее малку. Што пак ја зголемува потрошувачката на енергија. Сепак, ова специјално стакло е поскапо од обичното бело пливачко стакло за соларни модули. Кадмиум телурид врие на 1.200 Целзиусови степени. Со цел да се распрсне CdS и CdTe на предното стакло на модулот, Бонет предлага сублимација на блискиот простор (CSS), специјална примена на технологијата на прскање. Тоа им овозможува на слоевите да растат брзо: четири микрометри во минута.
Пилот-проектот одложено
Пилотската линија во Афелштет во близина на Ерфурт сè уште не работи. Првобитната производствена линија долга 400 метри требаше да започне со производство на крајот на 2010 година и да испорачува 50 мегавати годишно. „Може да биде почетокот на 2011 година“, вели Карл-Хајнц Фишер од CTF. „Добро сме според распоредот.“ До летото, CTF сака да го именува првиот индустриски клиент кој ќе се осмели да се бори против First Solar и Calyxo. Со модули кои се 1,2 на 1,6 метри поголеми од оние од First Solar и Calyxo. Останува да се види дали можат да ги намалат трошоците на „Првиот солар“. Прво на сите, слоевите кадмиум телурид во новата фабрика се депонираат на пареа на традиционален начин. ЦТФ Солар има за цел трошоци од едно евро за вати, Првиот солар е веќе далеку под ова со 0,70 евроценти и може да ги искористи гигантските планови за проширување. Ефикасностите се споредливи, барем на хартија: First Solar во моментов е скоро 11 проценти надвор од мрежата. CTF ветува слични вредности, но доказите сè уште чекаат.
Сепак, секој што сака да гради соларни модули со кадмиум телурид има проблем што е можеби дури и поголем од проблемот со тешкиот метал: водство на пазарот на „Првиот солар“. Досега, заедницата CdTe можеше да се управува. Покрај First Solar и Calyxo, на пазарот се и Abound Solar, AVA-Solar и Primostar Solar. Вистинско масовно производство со моќност од 800 мегавати како во Малезија е постигнато само од „Фрст солар“. Abound Solar би можел да стане сериозен конкурент. Американската компанија изгради централа од 130 мегавати на крајот на 2009 година. Трошоците за производство наскоро треба да бидат помалку од еден долар за вати.