Mae'r rhan fwyaf o baneli solar sy'n gorchuddio toeau, caeau ac anialwch y byd heddiw yn rhannu'r un cynhwysyn: silicon crisialog.Mae'r deunydd, sydd wedi'i wneud o polysilicon amrwd, yn cael ei siapio'n wafferi a'i wifro i gelloedd solar, dyfeisiau sy'n trosi golau'r haul yn drydan.Yn ddiweddar, mae dibyniaeth y diwydiant ar y dechnoleg unigol hon wedi dod yn dipyn o rwymedigaeth.Tagfeydd cadwyn gyflenwiyn arafugosodiadau solar newydd ledled y byd.Prif gyflenwyr polysilicon yn rhanbarth Xinjiang Tsieina -cyhuddo o ddefnyddio llafur gorfodol o Uyghurs- yn wynebu sancsiynau masnach yr Unol Daleithiau.
Yn ffodus, nid silicon crisialog yw'r unig ddeunydd a all helpu i harneisio egni'r haul.Yn yr Unol Daleithiau, mae gwyddonwyr a gweithgynhyrchwyr yn gweithio i ehangu cynhyrchu technoleg solar cadmiwm telluride.Math o gell solar “ffilm denau” yw cadmium telluride, ac, fel y mae'r enw hwnnw'n awgrymu, mae'n deneuach o lawer na chell silicon traddodiadol.Heddiw, paneli gan ddefnyddio cadmiwm telluridecyflenwad tua 40 y canto farchnad ar raddfa cyfleustodau yr Unol Daleithiau, a thua 5 y cant o'r farchnad solar fyd-eang.Ac maen nhw'n mynd i elwa o'r gwyntoedd blaen sy'n wynebu'r diwydiant solar ehangach.
“Mae’n gyfnod cyfnewidiol iawn, yn enwedig i’r gadwyn gyflenwi silicon grisialaidd yn gyffredinol,” meddai Kelsey Goss, dadansoddwr ymchwil solar ar gyfer y grŵp ymgynghori ynni Wood Mackenzie.“Mae potensial mawr i weithgynhyrchwyr cadmiwm telluride gymryd mwy o gyfran o’r farchnad yn y flwyddyn i ddod.”Yn enwedig, nododd, gan fod y sector cadmiwm telluride eisoes yn cynyddu.
Ym mis Mehefin, dywedodd y gwneuthurwr solar First Solar y byddaibuddsoddi $680 miliwnmewn trydedd ffatri solar cadmiwm telluride yng ngogledd-orllewin Ohio.Pan fydd y cyfleuster wedi'i orffen, yn 2025, bydd y cwmni'n gallu gwneud gwerth 6 gigawat o baneli solar yn yr ardal.Mae hynny'n ddigon i bweru tua 1 miliwn o gartrefi Americanaidd.Daeth cwmni solar arall o Ohio, Toledo Solar, i mewn i'r farchnad yn ddiweddar ac mae'n gwneud paneli cadmiwm telluride ar gyfer toeau preswyl.Ac ym mis Mehefin, Adran Ynni'r UD a'i Labordy Ynni Adnewyddadwy Cenedlaethol, neu NREL,lansio rhaglen $20 miliwni gyflymu ymchwil a thyfu'r gadwyn gyflenwi ar gyfer cadmium telluride.Un o nodau'r rhaglen yw helpu i inswleiddio marchnad solar yr Unol Daleithiau rhag cyfyngiadau cyflenwad byd-eang.
Mae ymchwilwyr yn NREL a First Solar, a elwid gynt yn Solar Cell Inc., wedi gweithio gyda'i gilydd ers y 1990au cynnar i ddatblygutechnoleg telluride cadmiwm.Mae cadmiwm a telluride yn sgil-gynhyrchion o fwyndoddi mwynau sinc a mireinio copr, yn y drefn honno.Tra bod wafferi silicon wedi'u gwifrau gyda'i gilydd i wneud celloedd, mae cadmiwm a telluride yn cael eu cymhwyso fel haen denau - tua un rhan o ddeg o ddiamedr gwallt dynol - i baen o wydr, ynghyd â deunyddiau eraill sy'n dargludo trydan.Mae First Solar, sydd bellach yn wneuthurwr ffilmiau tenau mwyaf y byd, wedi cyflenwi paneli ar gyfer gosodiadau solar mewn 45 o wledydd.
Mae gan y dechnoleg rai manteision dros silicon crisialog, meddai'r gwyddonydd NREL Lorelle Mansfield.Er enghraifft, mae angen llai o ddeunyddiau ar gyfer y broses ffilm denau na'r dull sy'n seiliedig ar wafferi.Mae technoleg ffilm denau hefyd yn addas iawn i'w defnyddio mewn paneli hyblyg, fel rhai sy'n gorchuddio bagiau cefn neu dronau neu wedi'u hintegreiddio i ffasadau a ffenestri adeiladau.Yn bwysig, mae'r paneli ffilm tenau yn perfformio'n well mewn tymheredd poeth, tra gall paneli silicon orboethi a dod yn llai effeithlon wrth gynhyrchu trydan, meddai.
Ond mae gan silicon crisialog y llaw uchaf mewn meysydd eraill, megis eu heffeithlonrwydd cyfartalog - sy'n golygu canran y golau haul y mae paneli'n ei amsugno a'i drawsnewid yn drydan.Yn hanesyddol, mae paneli silicon wedi cael effeithlonrwydd uwch na thechnoleg telluride cadmiwm, er bod y bwlch yn culhau.Gall paneli silicon a gynhyrchir yn ddiwydiannol heddiw gyflawni effeithlonrwydd o18 i 22 y cant, tra bod First Solar wedi adrodd am effeithlonrwydd cyfartalog o 18 y cant ar gyfer ei baneli masnachol mwyaf newydd.
Eto i gyd, mae'r prif reswm y mae silicon wedi dominyddu'r farchnad fyd-eang yn gymharol syml.“Mae’r cyfan yn dibynnu ar y gost,” meddai Goss.“Mae’r farchnad solar yn tueddu i gael ei gyrru’n fawr gan y dechnoleg rataf.”
Mae silicon crisialog yn costio tua $0.24 i $0.25 i gynhyrchu pob wat o bŵer solar, sy'n llai na chystadleuwyr eraill, meddai.Dywedodd First Solar nad yw bellach yn adrodd am y gost fesul wat i gynhyrchu ei baneli cadmiwm telluride, dim ond bod costau wedi “gostwng yn sylweddol” ers 2015 - pan fydd y cwmnicostau adroddwyd o $0.46 y wat- a pharhau i ostwng bob blwyddyn.Mae yna ychydig o resymau dros radiant cymharol silicon.Mae'r polysilicon deunydd crai, a ddefnyddir hefyd mewn cyfrifiaduron a ffonau smart, ar gael yn ehangach ac yn rhad na chyflenwadau cadmiwm a telluride.Wrth i ffatrïoedd ar gyfer paneli silicon a chydrannau cysylltiedig gynyddu, mae costau cyffredinol gwneud a gosod y dechnoleg wedi gostwng.Mae'r llywodraeth Tseiniaidd hefyd wedi drwmcefnogi a chymhorthdalsector solar silicon y wlad—cymaint felly â hynnytua 80 y canto gadwyn gyflenwi gweithgynhyrchu solar y byd bellach yn rhedeg trwy Tsieina.
Mae costau paneli gostyngol wedi gyrru'r ffyniant solar byd-eang.Dros y degawd diwethaf, mae cyfanswm cynhwysedd solar gosodedig y byd wedi gweld cynnydd bron i ddeg gwaith, o tua 74,000 megawat yn 2011 i bron i 714,000 megawat yn 2020,yn ôlyr Asiantaeth Ynni Adnewyddadwy Rhyngwladol.Mae'r Unol Daleithiau yn cyfrif am tua un rhan o saith o gyfanswm y byd, ac mae solar bellachun o'r ffynonellau mwyafo gapasiti trydan newydd a osodir yn yr Unol Daleithiau bob blwyddyn.
Yn yr un modd, disgwylir i gost fesul wat o telluride cadmiwm a thechnolegau ffilm tenau eraill grebachu wrth i weithgynhyrchu ehangu.(Dywed First Solarpan fydd ei gyfleuster newydd yn Ohio yn agor, bydd y cwmni'n darparu'r gost isaf fesul wat ar y farchnad solar gyfan.) Ond nid cost yw'r unig fetrig sy'n bwysig, fel y mae materion cadwyn gyflenwi presennol y diwydiant a phryderon llafur yn ei gwneud yn glir.
Dywedodd Mark Widmar, Prif Swyddog Gweithredol First Solar, fod ehangiad arfaethedig y cwmni o $680 miliwn yn rhan o ymdrech fwy i adeiladu cadwyn gyflenwi hunangynhaliol a “datgysylltu” diwydiant solar yr Unol Daleithiau o Tsieina.Er nad yw paneli telluride cadmiwm yn defnyddio unrhyw polysilicon, mae First Solar wedi teimlo heriau eraill sy'n wynebu'r diwydiant, fel ôl-groniadau a achosir gan bandemig yn y diwydiant llongau morol.Ym mis Ebrill, dywedodd First Solar wrth fuddsoddwyr fod tagfeydd ym mhorthladdoedd America yn dal llwythi panel i fyny o'i gyfleusterau yn Asia.Bydd cynyddu cynhyrchiad yr Unol Daleithiau yn caniatáu i'r cwmni ddefnyddio ffyrdd a rheilffyrdd i anfon ei baneli, nid llongau cargo, meddai Widmar.Ac mae rhaglen ailgylchu bresennol y cwmni ar gyfer ei baneli solar yn caniatáu iddo ailddefnyddio deunyddiau lawer gwaith drosodd, gan leihau ymhellach ei ddibyniaeth ar gadwyni cyflenwi tramor a deunyddiau crai.
Wrth i First Solar gorddi paneli, mae gwyddonwyr yn y cwmni ac NREL yn parhau i brofi a gwella technoleg cadmiwm telluride.Yn 2019, mae'r partneriaiddatblygu dull newyddmae hynny'n golygu “dopio” y deunyddiau ffilm tenau gyda chopr a chlorin i gyflawni effeithlonrwydd uwch fyth.Yn gynharach y mis hwn, NRELcyhoeddi'r canlyniadauprawf maes 25 mlynedd yn ei gyfleuster awyr agored yn Golden, Colorado.Roedd amrywiaeth 12-panel o baneli telluride cadmiwm yn gweithredu ar 88 y cant o'i effeithlonrwydd gwreiddiol, canlyniad cryf i banel sydd wedi bod yn eistedd y tu allan ers dros ddau ddegawd.Mae’r diraddio “yn unol â’r hyn y mae systemau silicon yn ei wneud,” yn ôl datganiad NREL.
Dywedodd Mansfield, y gwyddonydd NREL, nad y nod yw disodli silicon crisialog â telluride cadmiwm neu sefydlu un dechnoleg sy'n well na'r llall.“Rwy’n credu bod lle i bob un ohonyn nhw yn y farchnad, ac mae gan bob un ohonyn nhw eu ceisiadau,” meddai.“Rydyn ni eisiau i’r holl ynni fynd i ffynonellau adnewyddadwy, felly rydyn ni wir angen yr holl fathau gwahanol hyn o dechnoleg i gwrdd â’r her honno.”
Amser post: Medi-17-2021