סוג אחר של טכנולוגיה סולארית עומדת להגיע לגדולות

רוב הפאנלים הסולאריים המכסים את הגגות, השדות והמדבריות בעולם חולקים היום את אותו מרכיב: סיליקון גבישי.החומר, העשוי מפוליסיליקון גולמי, מעוצב לפרוסים ומחווט לתוך תאים סולאריים, מכשירים הממירים את אור השמש לחשמל.לאחרונה, התלות של התעשייה בטכנולוגיה הייחודית הזו הפכה למשהו של אחריות.צווארי בקבוק בשרשרת האספקהמאטיםמתקנים סולאריים חדשים ברחבי העולם.ספקי פוליסיליקון עיקריים באזור שינג'יאנג של סין —הואשם בשימוש בעבודות כפייה של אויגורים- עומדים בפני סנקציות סחר אמריקאיות.

למרבה המזל, סיליקון גבישי אינו החומר היחיד שיכול לעזור לרתום את אנרגיית השמש.בארצות הברית, מדענים ויצרנים פועלים להרחבת ייצור הטכנולוגיה הסולארית של קדמיום טלוריד.קדמיום טלוריד הוא סוג של תא סולארי מסוג "סרט דק", וכפי שהשם הזה מרמז, הוא דק בהרבה מתא סיליקון מסורתי.כיום, לוחות באמצעות קדמיום טלורידאספקה ​​של כ-40 אחוזמהשוק בארה"ב, וכ-5% משוק הסולארי העולמי.והם עומדים להרוויח מהרוח הנגדית העומדת בפני התעשייה הסולארית הרחבה יותר.

"זו תקופה מאוד הפכפכה, במיוחד עבור שרשרת האספקה ​​של הסיליקון הגבישי באופן כללי", אמרה קלסי גוס, מנתחת מחקר סולארי של קבוצת ייעוץ האנרגיה ווד מקנזי."יש פוטנציאל גדול ליצרני קדמיום טלוריד לקחת יותר נתח שוק בשנה הקרובה."במיוחד, היא ציינה, מכיוון שתחום הקדמיום הטלורידי כבר מתרחב.

ביוני, יצרנית השמש First Solar אמרה שכןלהשקיע 680 מיליון דולרבמפעל קדמיום טלוריד סולארי שלישי בצפון מערב אוהיו.כאשר המתקן יסתיים, בשנת 2025, החברה תוכל לייצר פאנלים סולאריים בשווי של 6 ג'יגה וואט באזור.זה מספיק כדי להפעיל כמיליון בתים אמריקאים.חברה סולארית אחרת מאוהיו, Toledo Solar, נכנסה לאחרונה לשוק ומייצרת לוחות קדמיום טלורידי לגגות מגורים.וביוני, משרד האנרגיה האמריקאי והמעבדה הלאומית לאנרגיה מתחדשת שלו, או NREL,השיקה תוכנית של 20 מיליון דולרלהאיץ את המחקר ולהגדיל את שרשרת האספקה ​​של קדמיום טלוריד.אחת ממטרות התוכנית היא לעזור לבודד את השוק הסולארי בארה"ב ממגבלות האספקה ​​העולמיות.

חוקרים ב-NREL ו-First Solar, שנקראו בעבר Solar Cell Inc., עבדו יחד מאז תחילת שנות ה-90 לפיתוחטכנולוגיית קדמיום טלוריד.קדמיום וטלוריד הם תוצרי לוואי של התכת עפרות אבץ וזיקוק נחושת, בהתאמה.בעוד פרוסות סיליקון מחוברות יחד ליצירת תאים, קדמיום וטלוריד מורחים כשכבה דקה - כעשירית מקוטר של שערה אנושית - על לוח זכוכית, יחד עם חומרים אחרים המוליכים חשמל.First Solar, כיום יצרנית הסרטים הדקים הגדולה בעולם, סיפקה פאנלים להתקנות סולריות ב-45 מדינות.

לטכנולוגיה יש יתרונות מסוימים על פני סיליקון גבישי, אמרה מדענית NREL לורל מנספילד.לדוגמה, תהליך הסרט הדק דורש פחות חומרים מאשר הגישה המבוססת על רקיק.טכנולוגיית הסרט הדק מתאימה גם לשימוש בפאנלים גמישים, כמו אלו המכסים תרמילים או רחפנים או משולבים בחזיתות בניינים וחלונות.חשוב לציין, לוחות הסרט הדק מתפקדים טוב יותר בטמפרטורות חמות, בעוד לוחות סיליקון יכולים להתחמם יתר על המידה ולהיות פחות יעילים בייצור חשמל, אמרה.

אבל לסיליקון גבישי יש את העליונה בתחומים אחרים, כמו היעילות הממוצעת שלהם - כלומר אחוז אור השמש שהפנלים סופגים וממירים לחשמל.מבחינה היסטורית, לוחות סיליקון היו בעלי יעילות גבוהה יותר מטכנולוגיית קדמיום טלורייד, אם כי הפער הולך ומצטמצם. לוחות הסיליקון המיוצרים כיום בתעשייה יכולים להשיג יעילות של18 עד 22 אחוז, בעוד ש-First Solar דיווחה על יעילות ממוצעת של 18 אחוז עבור הפאנלים המסחריים החדשים ביותר שלה.

ובכל זאת, הסיבה העיקרית שהסיליקון שולט בשוק העולמי היא פשוטה יחסית."הכל תלוי במחיר," אמר גוס."השוק הסולארי נוטה להיות מונע מאוד על ידי הטכנולוגיה הזולה ביותר."

סיליקון גבישי עולה בערך $0.24 עד $0.25 לייצור כל וואט של אנרגיה סולארית, וזה פחות ממתחרים אחרים, אמרה.First Solar אמרה שהיא כבר לא מדווחת על העלות לוואט לייצור לוחות הקדמיום הטלורידי שלה, רק שהעלויות "ירדו באופן משמעותי" מאז 2015 - כאשר החברהעלויות מדווחות של $0.46 לוואט- ולהמשיך לרדת מדי שנה.יש כמה סיבות לזול היחסי של הסיליקון.חומר הגלם פוליסיליקון, המשמש גם במחשבים ובסמארטפונים, זמין וזול יותר מאשר אספקה ​​של קדמיום וטלוריד.ככל שהמפעלים ללוחות סיליקון ורכיבים נלווים גדלו, העלויות הכוללות של ייצור והתקנת הטכנולוגיה ירדו.לממשלת סין יש גם הרבהנתמך ומסובסדמגזר הסיליקון הסולארי של המדינה - עד כדי כךבערך 80 אחוזמשרשרת האספקה ​​של הייצור הסולארי בעולם עוברת כעת דרך סין.

ירידה בעלויות הפאנלים הניעו את הפריחה הסולארית העולמית.במהלך העשור האחרון, סך הקיבולת הסולארית המותקנת בעולם ראתה עלייה של כמעט פי עשרה, מכ-74,000 מגה-ואט ב-2011 לכמעט 714,000 מגה-ואט ב-2020,לפיהסוכנות הבינלאומית לאנרגיה מתחדשת.ארצות הברית מהווה כשביעית מכלל העולם, והשמש היא כעתאחד המקורות הגדולים ביותרשל קיבולת חשמל חדשה המותקנת בארה"ב מדי שנה.

העלות לוואט של קדמיום טלוריד וטכנולוגיות סרט דק אחרות צפויה להתכווץ באופן דומה עם התרחבות הייצור.(ראשון אומר סולארשכאשר המתקן החדש שלה באוהיו ייפתח, החברה תספק את העלות הנמוכה ביותר לוואט בכל השוק הסולארי.) אבל העלות היא לא המדד היחיד שחשוב, כפי שמבהירים סוגיות שרשרת האספקה ​​הנוכחיות של התעשייה ודאגות העבודה.

מארק ווידמר, מנכ"ל First Solar, אמר כי ההתרחבות המתוכננת של החברה בסך 680 מיליון דולר היא חלק ממאמץ גדול יותר לבנות שרשרת אספקה ​​עצמאית ו"ניתוק" תעשיית השמש בארה"ב מסין.למרות שלוחות קדמיום טלוריד אינם משתמשים בפוליסיליקון כלשהו, ​​פירסט סולאר חשה באתגרים אחרים העומדים בפני התעשייה, כמו פיגור שנגרם ממגפה בתעשיית הספנות הימית.באפריל, פירסט סולאר אמרה למשקיעים שהעומס בנמלים האמריקאיים מעכב משלוחי פאנלים מהמתקנים שלה באסיה.הגדלת הייצור בארה"ב תאפשר לחברה להשתמש בכבישים ובמסילות ברזל כדי לשלוח את הפאנלים שלה, לא ספינות משא, אמר וידמר.ותוכנית המיחזור הקיימת של החברה עבור הפאנלים הסולאריים שלה מאפשרת לה לעשות שימוש חוזר בחומרים פעמים רבות, מה שמפחית עוד יותר את תלותה על שרשראות אספקה ​​זרות וחומרי גלם.

בזמן ש-First Solar מוציאה פאנלים, מדענים בחברה וגם ב-NREL ממשיכים לבדוק ולשפר את טכנולוגיית קדמיום טלוריד.בשנת 2019, השותפיםפיתח גישה חדשהזה כולל "סימום" את חומרי הסרט הדק עם נחושת וכלור כדי להשיג יעילות גבוהה עוד יותר.מוקדם יותר החודש, NRELהכריזו על התוצאותשל מבחן שטח של 25 שנה במתקן החיצוני שלה בגולדן, קולורדו.מערך של 12 פאנלים של לוחות קדמיום טלורידי פעל ב-88 אחוז מהיעילות המקורית שלו, תוצאה חזקה לפאנל שישב בחוץ למעלה משני עשורים.ההידרדרות "תואמת את מה שעושות מערכות סיליקון", על פי מהדורת NREL.

מנספילד, מדען NREL, אמר שהמטרה היא לא להחליף סיליקון גבישי בקדמיום טלוריד או לבסס טכנולוגיה אחת עדיפה על השנייה."אני חושבת שיש מקום לכולם בשוק, ולכל אחד יש את היישומים שלו", אמרה."אנחנו רוצים שכל האנרגיה תעבור למקורות מתחדשים, אז אנחנו באמת צריכים את כל סוגי הטכנולוגיה השונים האלה כדי לעמוד באתגר הזה".