एक अलग तरह की सौर तकनीक बड़ी होने की ओर अग्रसर है

दुनिया की छतों, खेतों और रेगिस्तानों को कवर करने वाले अधिकांश सौर पैनल आज एक ही घटक साझा करते हैं: क्रिस्टलीय सिलिकॉन।कच्चे पॉलीसिलिकॉन से बनी सामग्री को वेफर्स में आकार दिया जाता है और सौर कोशिकाओं में तार दिया जाता है, ऐसे उपकरण जो सूर्य के प्रकाश को बिजली में परिवर्तित करते हैं।हाल ही में, इस विलक्षण तकनीक पर उद्योग की निर्भरता एक दायित्व बन गई है।आपूर्ति श्रृंखला की अड़चनेंधीमे हो रहे हैंदुनिया भर में नए सौर प्रतिष्ठान।चीन के झिंजियांग क्षेत्र में प्रमुख पॉलीसिलिकॉन आपूर्तिकर्ता -उइगरों से जबरन श्रम कराने का आरोप लगाया- अमेरिकी व्यापार प्रतिबंधों का सामना कर रहे हैं।

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

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

जून में, सौर निर्माता फर्स्ट सोलर ने कहा कि यह होगा680 मिलियन डॉलर का निवेश करेंउत्तर पश्चिमी ओहियो में तीसरे कैडमियम टेल्यूराइड सौर कारखाने में।जब सुविधा समाप्त हो जाएगी, तो 2025 में, कंपनी क्षेत्र में 6 गीगावाट के सौर पैनल बनाने में सक्षम होगी।यह लगभग 10 लाख अमेरिकी घरों को बिजली देने के लिए पर्याप्त है।एक अन्य ओहियो स्थित सौर फर्म, टोलेडो सोलर, ने हाल ही में बाजार में प्रवेश किया है और आवासीय छतों के लिए कैडमियम टेल्यूराइड पैनल बना रही है।और जून में, अमेरिकी ऊर्जा विभाग और इसकी राष्ट्रीय नवीकरणीय ऊर्जा प्रयोगशाला, या एनआरईएल,20 मिलियन डॉलर का कार्यक्रम शुरू कियाकैडमियम टेल्यूराइड के लिए अनुसंधान में तेजी लाने और आपूर्ति श्रृंखला बढ़ाने के लिए।कार्यक्रम के लक्ष्यों में से एक 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 विकसित करने के लिए एक साथ काम किया है।कैडमियम टेल्यूराइड तकनीक.कैडमियम और टेल्यूराइड क्रमशः जस्ता अयस्कों और शोधन तांबे को गलाने के उपोत्पाद हैं।जबकि सिलिकॉन वेफर्स को कोशिकाओं को बनाने के लिए एक साथ तार दिया जाता है, कैडमियम और टेल्यूराइड को एक पतली परत के रूप में लगाया जाता है - मानव बाल के व्यास का लगभग दसवां हिस्सा - कांच के एक फलक के साथ-साथ अन्य बिजली-संचालन सामग्री के साथ।फर्स्ट सोलर, जो अब दुनिया की सबसे बड़ी पतली फिल्म निर्माता है, ने 45 देशों में सौर प्रतिष्ठानों के लिए पैनलों की आपूर्ति की है।

एनआरईएल के वैज्ञानिक लॉरेल मैन्सफील्ड ने कहा कि क्रिस्टलीय सिलिकॉन पर प्रौद्योगिकी के कुछ फायदे हैं।उदाहरण के लिए, पतली फिल्म प्रक्रिया में 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 बैकपैक्स या ड्रोन को कवर करने वाले या अग्रभाग और खिड़कियों के निर्माण में एकीकृत।महत्वपूर्ण रूप से, पतली 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 जाते हैं, उसने कहा।

लेकिन क्रिस्टलीय सिलिकॉन का अन्य क्षेत्रों में ऊपरी हाथ है, जैसे कि उनकी औसत दक्षता - जिसका अर्थ है सूर्य के प्रकाश का प्रतिशत जो पैनल अवशोषित करते हैं और बिजली में परिवर्तित होते हैं।ऐतिहासिक रूप से, सिलिकॉन पैनलों में कैडमियम टेल्यूराइड तकनीक की तुलना में अधिक क्षमताएं थीं, हालांकि अंतर कम हो रहा है। आज के औद्योगिक रूप से उत्पादित सिलिकॉन पैनल दक्षता प्राप्त कर सकते हैं18 से 22 प्रतिशत, जबकि फर्स्ट सोलर ने अपने नवीनतम वाणिज्यिक पैनलों के लिए 18 प्रतिशत की औसत दक्षता की सूचना दी है।

फिर भी, वैश्विक बाजार में सिलिकॉन का प्रभुत्व होने का मुख्य कारण अपेक्षाकृत सरल है।"यह सब लागत के नीचे आता है," गॉस ने कहा।"सौर बाजार सबसे सस्ती तकनीक द्वारा अत्यधिक संचालित होता है।"

उन्होंने कहा कि सौर ऊर्जा के प्रत्येक वाट 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 टेल्यूराइड पैनल के उत्पादन के लिए लागत-प्रति-वाट की रिपोर्ट नहीं करता है, केवल उस लागत में 2015 के बाद से "काफी गिरावट" आई है - जब कंपनी$0.46 प्रति वाट की रिपोर्ट की गई लागत- और हर साल गिरावट 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 टेल्यूराइड की आपूर्ति की तुलना में अधिक व्यापक रूप से उपलब्ध और सस्ता है।चूंकि सिलिकॉन पैनल और संबंधित घटकों के कारखानों में वृद्धि हुई है, प्रौद्योगिकी को बनाने और स्थापित करने की कुल लागत में गिरावट आई है।चीनी सरकार को भी भारी पड़ा हैसमर्थित और अनुदानितदेश का सिलिकॉन सौर क्षेत्र - इतना ही नहींलगभग 80 प्रतिशतदुनिया की सौर विनिर्माण आपूर्ति श्रृंखला का एक हिस्सा अब चीन से होकर गुजरता है।

गिरने वाले पैनल की लागत ने वैश्विक सौर उछाल को प्रेरित किया है।पिछले एक 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 अक्षय ऊर्जा एजेंसी।संयुक्त राज्य अमेरिका दुनिया के कुल का लगभग एक-सातवां हिस्सा है, और सौर अब हैसबसे बड़े स्रोतों में से एकहर साल अमेरिका में स्थापित नई बिजली क्षमता।

कैडमियम टेल्यूराइड और अन्य पतली फिल्म प्रौद्योगिकियों की प्रति वाट लागत इसी तरह घटने की उम्मीद है क्योंकि विनिर्माण का विस्तार होता है।(पहले सौर कहते हैंकि जब इसकी नई ओहियो सुविधा खुलती है, तो कंपनी पूरे सौर बाजार में प्रति वाट सबसे कम लागत प्रदान करेगी।) लेकिन लागत ही एकमात्र मीट्रिक नहीं है जो उद्योग की वर्तमान आपूर्ति श्रृंखला के मुद्दों और श्रम संबंधी चिंताओं को स्पष्ट करती है।

फर्स्ट सोलर के सीईओ मार्क विडमर ने कहा कि कंपनी की 680 मिलियन डॉलर के विस्तार की योजना एक आत्मनिर्भर आपूर्ति श्रृंखला बनाने और चीन से अमेरिकी सौर उद्योग को "अलग" करने के बड़े प्रयास का हिस्सा है।हालांकि कैडमियम टेल्यूराइड पैनल किसी पॉलीसिलिकॉन का उपयोग नहीं करते हैं, फर्स्ट सोलर ने उद्योग के सामने आने वाली अन्य चुनौतियों को महसूस किया है, जैसे समुद्री नौवहन उद्योग में महामारी-प्रेरित बैकलॉग।अप्रैल में, फर्स्ट सोलर ने निवेशकों को बताया कि अमेरिकी बंदरगाहों पर भीड़भाड़ एशिया में इसकी सुविधाओं से पैनल शिपमेंट को रोक रही है।विडमर ने कहा कि अमेरिका में उत्पादन बढ़ने से कंपनी अपने पैनलों को शिप करने के लिए सड़कों और रेलवे का इस्तेमाल कर सकेगी, न कि मालवाहक जहाज।और अपने सौर पैनलों के लिए कंपनी का मौजूदा पुनर्चक्रण कार्यक्रम इसे कई बार सामग्रियों का पुन: उपयोग करने की अनुमति देता है, जिससे विदेशी आपूर्ति श्रृंखलाओं और कच्चे माल पर निर्भरता कम हो जाती है।

जैसा कि फर्स्ट सोलर मंथन करता है, कंपनी और एनआरईएल दोनों के वैज्ञानिक कैडमियम टेल्यूराइड तकनीक का परीक्षण और सुधार करना जारी रखते हैं।2019 में, भागीदारएक नया दृष्टिकोण विकसित कियाजिसमें उच्च क्षमता प्राप्त करने के लिए तांबे और क्लोरीन के साथ पतली फिल्म सामग्री को "डोपिंग" करना शामिल है।इस महीने की शुरुआत में, NRELपरिणामों की घोषणा कीगोल्डन, कोलोराडो में अपनी बाहरी सुविधा में 25 साल के फील्ड टेस्ट का।कैडमियम टेल्यूराइड पैनलों की एक 12-पैनल सरणी अपनी मूल दक्षता के 88 प्रतिशत पर काम कर रही थी, एक पैनल के लिए एक मजबूत परिणाम जो दो दशकों से अधिक समय से बाहर बैठा है।एनआरईएल रिलीज के मुताबिक गिरावट "सिलिकॉन सिस्टम क्या करती है" के अनुरूप है।

एनआरईएल वैज्ञानिक मैन्सफील्ड ने कहा कि लक्ष्य क्रिस्टलीय सिलिकॉन को कैडमियम टेल्यूराइड से बदलना नहीं है या एक तकनीक को दूसरे से बेहतर बनाना नहीं है।"मुझे लगता है कि बाजार में उन सभी के लिए एक जगह है, और उनमें से प्रत्येक के पास उनके अनुप्रयोग हैं," उसने कहा।"हम चाहते हैं कि सभी ऊर्जा नवीकरणीय स्रोतों में जाए, इसलिए हमें उस चुनौती को पूरा करने के लिए वास्तव में इन विभिन्न प्रकार की तकनीकों की आवश्यकता है।"