एक अलग तरह की सौर प्रौद्योगिकी बड़ी प्रगति के लिए तैयार है

आज दुनिया की छतों, खेतों और रेगिस्तानों को कवर करने वाले अधिकांश सौर पैनलों में एक ही घटक होता है: क्रिस्टलीय सिलिकॉन। कच्चे पॉलीसिलिकॉन से बनी सामग्री को वेफर्स का आकार दिया जाता है और सौर कोशिकाओं में तार दिया जाता है, उपकरण जो सूरज की रोशनी को बिजली में परिवर्तित करते हैं। हाल ही में, इस अनूठी तकनीक पर उद्योग की निर्भरता एक दायित्व बन गई है। आपूर्ति शृंखला की बाधाएँधीमे हो रहे हैंदुनिया भर में नई सौर स्थापनाएँ। चीन के झिंजियांग क्षेत्र में प्रमुख पॉलीसिलिकॉन आपूर्तिकर्ता -उइगरों से जबरन श्रम कराने का आरोप- अमेरिकी व्यापार प्रतिबंधों का सामना कर रहे हैं।

सौभाग्य से, क्रिस्टलीय सिलिकॉन एकमात्र ऐसी सामग्री नहीं है जो सूर्य की ऊर्जा का उपयोग करने में मदद कर सकती है। संयुक्त राज्य अमेरिका में, वैज्ञानिक और निर्माता कैडमियम टेलुराइड सौर प्रौद्योगिकी के उत्पादन का विस्तार करने के लिए काम कर रहे हैं। कैडमियम टेलुराइड एक प्रकार की "पतली फिल्म" सौर सेल है, और, जैसा कि नाम से पता चलता है, यह पारंपरिक सिलिकॉन सेल की तुलना में बहुत पतला है। आज, कैडमियम टेलुराइड का उपयोग करने वाले पैनलआपूर्ति लगभग 40 प्रतिशतअमेरिकी उपयोगिता-पैमाने के बाजार का, और वैश्विक सौर बाजार का लगभग 5 प्रतिशत। और वे व्यापक सौर उद्योग के सामने आने वाली प्रतिकूल परिस्थितियों से लाभान्वित होंगे।

ऊर्जा परामर्श समूह वुड मैकेंज़ी के सौर अनुसंधान विश्लेषक केल्सी गॉस ने कहा, "यह बहुत अस्थिर समय है, विशेष रूप से सामान्य रूप से क्रिस्टलीय सिलिकॉन आपूर्ति श्रृंखला के लिए।" "कैडमियम टेलुराइड निर्माताओं के लिए आने वाले वर्ष में अधिक बाजार हिस्सेदारी लेने की काफी संभावनाएं हैं।" विशेष रूप से, उन्होंने कहा, क्योंकि कैडमियम टेलुराइड क्षेत्र पहले से ही बढ़ रहा है।

जून में, सौर निर्माता फर्स्ट सोलर ने कहा कि ऐसा होगा$680 मिलियन का निवेश करेंउत्तर पश्चिमी ओहियो में तीसरी कैडमियम टेलुराइड सौर फैक्ट्री में। सुविधा समाप्त होने पर, 2025 में, कंपनी क्षेत्र में 6 गीगावाट के सौर पैनल बनाने में सक्षम होगी। यह लगभग 1 मिलियन अमेरिकी घरों को बिजली देने के लिए पर्याप्त है। ओहियो स्थित एक अन्य सौर फर्म, टोलेडो सोलर ने हाल ही में बाजार में प्रवेश किया है और आवासीय छतों के लिए कैडमियम टेलुराइड पैनल बना रही है। और जून में, अमेरिकी ऊर्जा विभाग और इसकी राष्ट्रीय नवीकरणीय ऊर्जा प्रयोगशाला, या एनआरईएल,20 मिलियन डॉलर का कार्यक्रम लॉन्च कियाकैडमियम टेलुराइड के लिए अनुसंधान में तेजी लाने और आपूर्ति श्रृंखला को बढ़ाने के लिए। कार्यक्रम का एक लक्ष्य अमेरिकी सौर बाजार को वैश्विक आपूर्ति बाधाओं से बचाने में मदद करना है।

एनआरईएल और फर्स्ट सोलर, जिसे पहले सोलर सेल इंक कहा जाता था, के शोधकर्ताओं ने 1990 के दशक की शुरुआत से एक साथ मिलकर काम किया है।कैडमियम टेलुराइड प्रौद्योगिकी. कैडमियम और टेलुराइड क्रमशः जस्ता अयस्कों को गलाने और तांबे को परिष्कृत करने के उपोत्पाद हैं। जबकि सेल बनाने के लिए सिलिकॉन वेफर्स को एक साथ तार दिया जाता है, कैडमियम और टेलुराइड को एक पतली परत के रूप में - मानव बाल के व्यास का लगभग दसवां हिस्सा - कांच के एक फलक पर, अन्य बिजली-संचालन सामग्री के साथ लगाया जाता है। फर्स्ट सोलर, जो अब दुनिया की सबसे बड़ी पतली फिल्म निर्माता है, ने 45 देशों में सौर प्रतिष्ठानों के लिए पैनल की आपूर्ति की है।

एनआरईएल वैज्ञानिक लोरेल मैन्सफील्ड ने कहा, क्रिस्टलीय सिलिकॉन की तुलना में प्रौद्योगिकी के कुछ फायदे हैं। उदाहरण के लिए, पतली फिल्म प्रक्रिया के लिए वेफर-आधारित दृष्टिकोण की तुलना में कम सामग्री की आवश्यकता होती है। पतली फिल्म तकनीक लचीले पैनलों में उपयोग के लिए भी उपयुक्त है, जैसे कि बैकपैक या ड्रोन को कवर करने वाले पैनल या भवन के अग्रभाग और खिड़कियों में एकीकृत। उन्होंने कहा, महत्वपूर्ण बात यह है कि पतले फिल्म पैनल गर्म तापमान में बेहतर प्रदर्शन करते हैं, जबकि सिलिकॉन पैनल ज़्यादा गरम हो सकते हैं और बिजली पैदा करने में कम कुशल हो सकते हैं।

लेकिन क्रिस्टलीय सिलिकॉन का अन्य क्षेत्रों में दबदबा है, जैसे कि उनकी औसत दक्षता - यानी सूरज की रोशनी का प्रतिशत जिसे पैनल अवशोषित करते हैं और बिजली में परिवर्तित करते हैं। ऐतिहासिक रूप से, सिलिकॉन पैनलों में कैडमियम टेलुराइड तकनीक की तुलना में उच्च दक्षता रही है, हालांकि अंतर कम हो रहा है। आज के औद्योगिक रूप से उत्पादित सिलिकॉन पैनल की क्षमताएं प्राप्त कर सकते हैं18 से 22 फीसदी, जबकि फर्स्ट सोलर ने अपने नवीनतम वाणिज्यिक पैनलों के लिए 18 प्रतिशत की औसत दक्षता की सूचना दी है।

फिर भी, सिलिकॉन के वैश्विक बाजार पर हावी होने का मुख्य कारण अपेक्षाकृत सरल है। गॉस ने कहा, "यह सब लागत पर निर्भर करता है।" "सौर बाजार सबसे सस्ती तकनीक से संचालित होता है।"

उन्होंने कहा कि प्रत्येक वाट सौर ऊर्जा का उत्पादन करने के लिए क्रिस्टलीय सिलिकॉन की लागत लगभग $0.24 से $0.25 है, जो अन्य दावेदारों की तुलना में कम है। फर्स्ट सोलर ने कहा कि वह अब अपने कैडमियम टेलुराइड पैनलों के उत्पादन के लिए प्रति-वाट लागत की रिपोर्ट नहीं करता है, केवल यह कि 2015 के बाद से लागत में "काफी गिरावट" आई है - जब कंपनीप्रति वाट $0.46 की लागत बताई गई- और हर साल गिरना जारी है। सिलिकॉन के सापेक्ष सस्ते होने के कुछ कारण हैं। कच्चा माल पॉलीसिलिकॉन, जिसका उपयोग कंप्यूटर और स्मार्टफोन में भी किया जाता है, कैडमियम और टेलुराइड की आपूर्ति की तुलना में अधिक व्यापक रूप से उपलब्ध और सस्ता है। जैसे-जैसे सिलिकॉन पैनल और संबंधित घटकों के कारखाने बढ़े हैं, प्रौद्योगिकी बनाने और स्थापित करने की कुल लागत में गिरावट आई है। चीनी सरकार पर भी भारी पड़ा हैसमर्थित और सब्सिडीयुक्तदेश का सिलिकॉन सौर क्षेत्र - इतना अधिकलगभग 80 प्रतिशतदुनिया की सौर विनिर्माण आपूर्ति श्रृंखला अब चीन से होकर गुजरती है।

पैनल की गिरती लागत ने वैश्विक सौर उछाल को प्रेरित किया है। पिछले दशक में, दुनिया की कुल स्थापित सौर क्षमता में लगभग दस गुना वृद्धि देखी गई है, जो 2011 में लगभग 74,000 मेगावाट से बढ़कर 2020 में लगभग 714,000 मेगावाट हो गई है।के अनुसारअंतर्राष्ट्रीय नवीकरणीय ऊर्जा एजेंसी। संयुक्त राज्य अमेरिका दुनिया के कुल का लगभग सातवां हिस्सा है, और अब सौर ऊर्जा हैसबसे बड़े स्रोतों में से एकअमेरिका में हर साल नई बिजली क्षमता स्थापित की जाती है।

विनिर्माण के विस्तार के साथ-साथ कैडमियम टेलुराइड और अन्य पतली फिल्म प्रौद्योगिकियों की प्रति वाट लागत भी कम होने की उम्मीद है। (प्रथम सौर कहते हैंजब इसकी नई ओहियो सुविधा खुलेगी, तो कंपनी पूरे सौर बाजार पर प्रति वाट सबसे कम लागत प्रदान करेगी।) लेकिन लागत ही एकमात्र मीट्रिक नहीं है जो मायने रखती है, जैसा कि उद्योग की वर्तमान आपूर्ति श्रृंखला के मुद्दों और श्रम संबंधी चिंताओं से स्पष्ट है।

फ़र्स्ट सोलर के सीईओ मार्क विडमर ने कहा कि कंपनी की योजनाबद्ध $680 मिलियन का विस्तार एक आत्मनिर्भर आपूर्ति श्रृंखला बनाने और अमेरिकी सौर उद्योग को चीन से "अलग" करने के एक बड़े प्रयास का हिस्सा है। हालांकि कैडमियम टेलुराइड पैनल किसी भी पॉलीसिलिकॉन का उपयोग नहीं करते हैं, फर्स्ट सोलर ने उद्योग के सामने आने वाली अन्य चुनौतियों को महसूस किया है, जैसे समुद्री शिपिंग उद्योग में महामारी से प्रेरित बैकलॉग। अप्रैल में, फर्स्ट सोलर ने निवेशकों को बताया कि अमेरिकी बंदरगाहों पर भीड़भाड़ के कारण एशिया में उसकी सुविधाओं से पैनल शिपमेंट में रुकावट आ रही है। विडमर ने कहा कि अमेरिकी उत्पादन बढ़ने से कंपनी को अपने पैनल भेजने के लिए मालवाहक जहाजों के बजाय सड़कों और रेलवे का उपयोग करने की अनुमति मिलेगी। और कंपनी का अपने सौर पैनलों के लिए मौजूदा रीसाइक्लिंग कार्यक्रम इसे कई बार सामग्रियों का पुन: उपयोग करने की अनुमति देता है, जिससे विदेशी आपूर्ति श्रृंखलाओं और कच्चे माल पर इसकी निर्भरता कम हो जाती है।

जैसे ही फर्स्ट सोलर पैनल तैयार कर रहा है, कंपनी और एनआरईएल दोनों के वैज्ञानिक कैडमियम टेलुराइड तकनीक का परीक्षण और सुधार करना जारी रख रहे हैं। 2019 में, भागीदारएक नया दृष्टिकोण विकसित कियाइसमें और भी अधिक दक्षता प्राप्त करने के लिए पतली फिल्म सामग्री को तांबे और क्लोरीन के साथ "डोपिंग" करना शामिल है। इस महीने की शुरुआत में, एन.आर.ई.एलपरिणामों की घोषणा कीगोल्डन, कोलोराडो में इसकी आउटडोर सुविधा में 25-वर्षीय फ़ील्ड परीक्षण। कैडमियम टेलुराइड पैनलों की 12-पैनल श्रृंखला अपनी मूल दक्षता के 88 प्रतिशत पर काम कर रही थी, जो दो दशकों से अधिक समय से बाहर बैठे पैनल के लिए एक मजबूत परिणाम है। एनआरईएल विज्ञप्ति के अनुसार, गिरावट "सिलिकॉन सिस्टम के अनुरूप है"।

एनआरईएल वैज्ञानिक मैन्सफील्ड ने कहा कि लक्ष्य क्रिस्टलीय सिलिकॉन को कैडमियम टेलुराइड से बदलना या एक तकनीक को दूसरे से बेहतर स्थापित करना नहीं है। "मुझे लगता है कि बाज़ार में उन सभी के लिए जगह है, और उनमें से प्रत्येक के पास अपने अनुप्रयोग हैं," उसने कहा। "हम चाहते हैं कि सारी ऊर्जा नवीकरणीय स्रोतों में जाए, इसलिए उस चुनौती से निपटने के लिए हमें वास्तव में इन सभी विभिन्न प्रकार की प्रौद्योगिकियों की आवश्यकता है।"