Majoritatea panourilor solare care acopera acoperisurile, campurile si deserturile lumii au acelasi ingredient: siliciul cristalin. Materialul, realizat din polisiliciu brut, este conectat la celule solare, dispozitive care transforma lumina solara in electricitate. Recent, dependenta industriei de aceasta tehnologie unica a devenit un handicap. Blocajele lantului de aprovizionare impiedica instalatiile solare noi din intreaga lume. Principalii furnizori de polisiliciu din regiunea Xinjiang din China, acuzati ca folosesc munca fortata din uiguri, se confrunta cu sanctiuni comerciale din partea Statelor Unite.
Din fericire, siliciul cristalin nu este singurul material care poate ajuta la valorificarea energiei soarelui. In Statele Unite, oamenii de stiinta si producatorii lucreaza pentru a extinde productia de tehnologie solara cu telurura de cadmiu. Telurura de cadmiu este un tip de celula solara cu „pelicula subtire” si, dupa cum sugereaza si numele, este mult mai subtire decat o celula traditionala de siliciu. In prezent, panourile care utilizeaza telurura de cadmiu furnizeaza aproximativ 40% din piata de utilitati din SUA si aproximativ 5% din piata solara globala. Si vor beneficia de vanturile in contra cu care se confrunta industria solara in general.
„Este un moment foarte volatil, in special pentru lantul de aprovizionare cu siliciu cristalin in general”, a spus Kelsey Goss, analist de cercetare solara la grupul de consultanta energetica Wood Mackenzie. „Exista un potential mare ca producatorii de telururi de cadmiu sa castige mai multa cota de piata anul viitor”. Mai ales, a remarcat el, avand in vedere ca sectorul telururilor de cadmiu este deja in crestere.
In iunie, producatorul de energie solara First Solar a declarat ca va investi 680 de milioane de dolari intr-o a treia fabrica de telurura de cadmiu in nord-vestul Ohio. Cand instalatia va fi finalizata, in 2025, compania va putea produce panouri solare in valoare de 6 gigawati in zona. Este suficient pentru a alimenta aproximativ 1 milion de case americane. O alta companie solara din Ohio, Toledo Solar, a intrat recent pe piata si produce panouri cu telurura de cadmiu pentru acoperisurile rezidentiale. Si in iunie, Departamentul de Energie al SUA si Laboratorul sau national de energie regenerabila, sau NREL, au lansat un program de 20 de milioane de dolari pentru a accelera cercetarea si a creste lantul de aprovizionare pentru telurura de cadmiu. Unul dintre obiectivele programului este de a ajuta la izolarea pietei solare din SUA.
Cercetatorii de la NREL si First Solar, denumit anterior Solar Cell Inc., au lucrat impreuna de la inceputul anilor 1990 pentru a dezvolta tehnologia telururii de cadmiu. Cadmiul si telurura sunt produse secundare ale topirii minereului de zinc si, respectiv, ale rafinarii cuprului. In timp ce plachetele de siliciu se conecteaza pentru a forma celule, cadmiul si telurura sunt aplicate ca un strat subtire, aproximativ o zecime din diametrul unui par uman, pe un panou de sticla, impreuna cu alte materiale conductoare electric. First Solar, acum cel mai mare producator de pelicula subtire din lume, a furnizat panouri pentru instalatii solare in 45 de tari.
Tehnologia are anumite avantaje fata de siliciul cristalin, a spus cercetatorul NREL Lorelle Mansfield. De exemplu, procesul de film subtire necesita mai putine materiale decat abordarea pe baza de placheta. Tehnologia cu pelicula subtire este potrivita si pentru utilizarea in panouri flexibile, cum ar fi cele care acopera rucsacuri sau drone sau sunt integrate in fatadele si ferestrele cladirilor. Important este ca panourile cu pelicula subtire functioneaza mai bine la temperaturi ridicate, in timp ce panourile de siliciu se pot supraincalzi si devin mai putin eficiente la generarea de energie electrica, a spus el.
Dar siliciul cristalin are un avantaj in alte domenii, precum randamentul sau mediu, adica procentul de lumina solara pe care panourile il absorb si il transforma in energie electrica. Din punct de vedere istoric, panourile de siliciu au avut eficiente mai mari decat tehnologia cu telurura de cadmiu, desi decalajul se micsoreaza. Panourile de siliciu produse in mod industrial astazi pot atinge eficiente de 18 pana la 22%, in timp ce First Solar a raportat o eficienta medie de 18% pentru cele mai noi panouri comerciale.
Totusi, principalul motiv pentru care siliciul a dominat piata globala este relativ simplu. „Totul se reduce la cost”, a spus Goss. „Piata solara tinde sa fie foarte condusa de o tehnologie mai ieftina”.
Siliciul cristalin costa aproximativ 0,24 pana la 0,25 dolari pentru fiecare watt de energie solara, ceea ce este mai putin decat alti concurenti, a spus el. First Solar a spus ca nu mai raporteaza costul pe watt pentru producerea panourilor sale cu telurura de cadmiu, doar ca costurile au „scazut semnificativ” din 2015, cand compania a raportat costuri de 0,46 USD pe watt si continua sa scada in fiecare an. Exista cateva motive pentru care siliciul este relativ ieftin. Materia prima polisiliciul, care este utilizata si in computere si smartphone-uri, este mai disponibila si mai ieftina decat sursele de cadmiu si telurura. Pe masura ce fabricile de panouri de siliciu si componente aferente au crescut, costurile globale de productie si instalare a tehnologiei au scazut.
Scaderea costurilor panourilor a alimentat boom-ul solar global. In ultimul deceniu, capacitatea solara totala instalata a lumii a crescut de zece ori, de la aproximativ 74.000 de megawati in 2011 la aproape 714.000 de megawati in 2020, potrivit Agentiei Internationale pentru Energie Regenerabila. Statele Unite reprezinta aproximativ o sapte din totalul mondial, iar energia solara este acum una dintre cele mai mari surse de capacitate electrica noua instalata in Statele Unite in fiecare an.
In mod similar, costul pe watt al telururii de cadmiu si al altor tehnologii cu pelicula subtire este de asteptat sa scada pe masura ce productia se extinde. (First Solar spune ca atunci cand noua sa unitate din Ohio se va deschide, compania va oferi cel mai mic cost pe watt de pe intreaga piata solara.) Dar costul nu este singura masuratoare care conteaza, asa cum fac problemele actuale ale lantului de aprovizionare si preocuparile legate de forta de munca din industrie.
Mark Widmar, CEO First Solar, a declarat ca extinderea planificata a companiei cu 680 de milioane de dolari face parte dintr-un efort mai amplu de a construi un lant de aprovizionare autosuficient si de a „decupla” industria solara din SUA de China. Desi panourile cu telurura de cadmiu nu folosesc polisiliciu, First Solar a simtit alte provocari cu care se confrunta industria, cum ar fi intarzierile induse de pandemie in industria de transport maritim. In aprilie, First Solar le-a spus investitorilor ca aglomeratia din porturile americane intarzie livrarea panourilor de la unitatile sale din Asia. Productia crescuta din SUA va permite companiei sa foloseasca autostrazile si calea ferata pentru a-si expedia panourile, nu navele de marfa, a spus Widmar.
Pe masura ce First Solar produce panouri, oamenii de stiinta atat de la companie, cat si de la NREL continua sa testeze si sa imbunatateasca tehnologia telururii de cadmiu. In 2019, partenerii au dezvoltat o noua abordare care implica „doparea” materialelor cu pelicula subtire cu cupru si clor pentru a obtine eficiente si mai mari. La inceputul acestei luni, NREL a anuntat rezultatele unui studiu pe teren de 25 de ani la unitatea sa in aer liber din Golden, Colorado. O serie de 12 panouri cu telurura de cadmiu functiona la 88% din eficienta initiala, un rezultat puternic pentru un panou care a fost in aer liber de mai bine de doua decenii. Degradarea „este in conformitate cu ceea ce fac sistemele de siliciu”, conform declaratiei NREL.
Mansfield, om de stiinta NREL, a spus ca scopul nu este de a inlocui siliciul cristalin cu telurura de cadmiu sau de a stabili o tehnologie ca fiind superioara celeilalte. „Cred ca exista un loc pentru toata lumea pe piata si fiecare are aplicatiile sale”, a spus el. „Vrem ca toata energia sa mearga catre surse regenerabile, asa ca avem nevoie cu adevarat de toate aceste tipuri diferite de tehnologie pentru a face fata acestei provocari”.
