एक अलग तरह की सौर प्रौद्योगिकी बड़े पैमाने पर विकसित होने के लिए तैयार है

आज दुनिया की छतों, खेतों और रेगिस्तानों को कवर करने वाले ज़्यादातर सोलर पैनल एक ही घटक का इस्तेमाल करते हैं: क्रिस्टलीय सिलिकॉन। कच्चे पॉलीसिलिकॉन से बने इस पदार्थ को वेफ़र्स में आकार दिया जाता है और सोलर सेल में वायर किया जाता है, जो ऐसे उपकरण हैं जो सूर्य के प्रकाश को बिजली में बदलते हैं। हाल ही में, इस विलक्षण तकनीक पर उद्योग की निर्भरता एक तरह से दायित्व बन गई है। आपूर्ति श्रृंखला की अड़चनेंधीमा हो रहे हैंदुनिया भर में नए सौर ऊर्जा संयंत्र। 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 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 एक प्रकार का "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 टेल्यूराइड का उपयोग करने वाले पैनललगभग 40 प्रतिशत आपूर्तिअमेरिका के यूटिलिटी-स्केल बाजार का लगभग 1.5 प्रतिशत और वैश्विक सौर बाजार का लगभग 5 प्रतिशत हिस्सा है। और वे व्यापक सौर उद्योग के सामने आने वाली चुनौतियों से लाभ उठाने के लिए तैयार हैं।

ऊर्जा परामर्श समूह वुड मैकेंज़ी के लिए सौर अनुसंधान विश्लेषक केल्सी गॉस ने कहा, "यह बहुत ही अस्थिर समय है, खासकर क्रिस्टलीय सिलिकॉन आपूर्ति श्रृंखला के लिए।" "आने वाले वर्ष में कैडमियम टेल्यूराइड निर्माताओं के लिए अधिक बाजार हिस्सेदारी हासिल करने की बहुत संभावना है।" उन्होंने कहा, खासकर इसलिए क्योंकि कैडमियम टेल्यूराइड क्षेत्र पहले से ही बढ़ रहा है।

जून में सौर ऊर्जा निर्माता कंपनी फर्स्ट सोलर ने कहा था कि वह680 मिलियन डॉलर का निवेशउत्तर-पश्चिमी ओहियो में तीसरी कैडमियम टेलुराइड सोलर फैक्ट्री में। जब यह सुविधा पूरी हो जाएगी, 2025 में, कंपनी इस क्षेत्र में 6 गीगावाट के सोलर पैनल बना पाएगी। यह लगभग 1 मिलियन अमेरिकी घरों को बिजली देने के लिए पर्याप्त है। ओहियो स्थित एक अन्य सोलर फर्म, टोलेडो सोलर, हाल ही में बाजार में उतरी है और आवासीय छतों के लिए कैडमियम टेलुराइड पैनल बना रही है। और जून में, अमेरिकी ऊर्जा विभाग और इसकी राष्ट्रीय अक्षय ऊर्जा प्रयोगशाला, या NREL,20 मिलियन डॉलर का कार्यक्रम शुरू कियाकैडमियम टेल्यूराइड के लिए अनुसंधान में तेजी लाना और आपूर्ति श्रृंखला को बढ़ाना। 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 शोधकर्ता 1990 के दशक की शुरुआत से मिलकर काम कर रहे हैं।कैडमियम टेल्यूराइड प्रौद्योगिकीकैडमियम और टेल्यूराइड क्रमशः जिंक अयस्कों को गलाने और तांबे को परिष्कृत करने के उपोत्पाद हैं। जबकि सिलिकॉन वेफ़र्स को एक साथ जोड़कर सेल बनाए जाते हैं, कैडमियम और टेल्यूराइड को एक पतली परत के रूप में लगाया जाता है - मानव बाल के व्यास का लगभग दसवां हिस्सा - कांच के एक शीशे पर, 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 पैनल की आपूर्ति की है।

एनआरईएल वैज्ञानिक लोरेल मैन्सफील्ड ने कहा कि क्रिस्टलीय सिलिकॉन की तुलना में इस तकनीक 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 बैकपैक या ड्रोन को कवर करने वाले या इमारतों के अग्रभाग और खिड़कियों में एकीकृत किए जाने वाले पैनल। उन्होंने कहा कि महत्वपूर्ण बात यह है कि पतली फिल्म के पैनल गर्म तापमान में बेहतर प्रदर्शन करते हैं, जबकि सिलिकॉन पैनल ज़रूरत से ज़्यादा गर्म हो सकते हैं और बिजली पैदा करने में कम कुशल हो सकते हैं।

लेकिन क्रिस्टलीय सिलिकॉन अन्य क्षेत्रों में बेहतर है, जैसे कि उनकी औसत दक्षता - जिसका अर्थ है कि पैनल सूर्य के प्रकाश का कितना प्रतिशत अवशोषित करते हैं और बिजली में परिवर्तित करते हैं। ऐतिहासिक रूप से, सिलिकॉन पैनलों की दक्षता कैडमियम टेल्यूराइड तकनीक से अधिक रही है, हालांकि अंतर कम होता जा रहा है। आज के औद्योगिक रूप से उत्पादित सिलिकॉन पैनल की दक्षता प्राप्त कर सकते हैं18 से 22 प्रतिशतजबकि 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 द्वारा संचालित होता है।"

उन्होंने कहा कि क्रिस्टलीय सिलिकॉन की लागत सौर ऊर्जा के प्रत्येक वाट का उत्पादन करने में लगभग $0.24 से $0.25 है, जो अन्य प्रतियोगियों की तुलना में कम है। फ़र्स्ट सोलर ने कहा कि अब वह अपने कैडमियम टेल्यूराइड पैनल के उत्पादन के लिए प्रति वाट लागत की रिपोर्ट नहीं करता है, केवल इतना है कि 2015 के बाद से लागत में "काफी गिरावट" आई है - जब कंपनी नेप्रति वाट 0.46 डॉलर की लागत बताई गई— और हर साल घटती जा रही है। सिलिकॉन के सापेक्ष सस्ते होने के कुछ कारण हैं। कच्चा माल पॉलीसिलिकॉन, जिसका उपयोग कंप्यूटर और स्मार्टफ़ोन में भी किया जाता है, कैडमियम और टेल्यूराइड की आपूर्ति की तुलना में अधिक व्यापक रूप से उपलब्ध और सस्ता है। जैसे-जैसे सिलिकॉन पैनल और संबंधित घटकों के लिए कारखानों का आकार बढ़ता गया, प्रौद्योगिकी बनाने और स्थापित करने की कुल लागत में कमी आई। चीनी सरकार ने भी भारी मात्रा मेंसमर्थित और सब्सिडीकृतदेश का सिलिकॉन सौर क्षेत्र - इतना अधिक किलगभग 80 प्रतिशतविश्व की सौर ऊर्जा विनिर्माण आपूर्ति श्रृंखला का एक बड़ा हिस्सा अब चीन से होकर गुजरता है।

पैनल की घटती लागत ने वैश्विक सौर ऊर्जा में उछाल को बढ़ावा दिया 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 अक्षय ऊर्जा एजेंसी। संयुक्त राज्य अमेरिका में दुनिया की कुल ऊर्जा का लगभग सातवाँ हिस्सा है, और सौर ऊर्जा अब दुनिया भर में सबसे ज़्यादा इस्तेमाल की जाने वाली ऊर्जा है।सबसे बड़े स्रोतों में से एकअमेरिका में हर वर्ष स्थापित होने वाली नई विद्युत क्षमता का 10%।

इसी प्रकार, विनिर्माण के विस्तार के साथ कैडमियम टेल्यूराइड और अन्य पतली फिल्म प्रौद्योगिकियों की प्रति वाट लागत में भी कमी आने की उम्मीद है।फर्स्ट सोलर का कहना है(जब ओहियो में इसकी नई सुविधा खुलेगी, तो कंपनी पूरे सौर बाजार में प्रति वाट सबसे कम लागत प्रदान करेगी।) लेकिन लागत ही एकमात्र मापदंड नहीं है जो मायने रखता है, जैसा कि उद्योग की वर्तमान आपूर्ति श्रृंखला के मुद्दे और श्रम संबंधी चिंताएं स्पष्ट करती हैं।

फ़र्स्ट सोलर के सीईओ मार्क विडमार ने कहा कि कंपनी की 680 मिलियन डॉलर 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 भी पॉलीसिलिकॉन का उपयोग नहीं करते हैं, फ़र्स्ट सोलर ने उद्योग के सामने अन्य चुनौतियों का सामना किया है, जैसे कि समुद्री शिपिंग उद्योग में महामारी-प्रेरित बैकलॉग। अप्रैल में, फ़र्स्ट सोलर ने निवेशकों को बताया कि अमेरिकी बंदरगाहों पर भीड़भाड़ के कारण एशिया में इसकी सुविधाओं से पैनल शिपमेंट में बाधा आ रही है। विडमार ने कहा कि अमेरिका में उत्पादन बढ़ाने से कंपनी को अपने पैनलों को शिप करने के लिए मालवाहक जहाजों के बजाय सड़कों और रेलमार्गों का उपयोग करने की अनुमति मिलेगी। और कंपनी के 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-जैसे फर्स्ट सोलर पैनल बना रहा है, कंपनी और NREL दोनों के वैज्ञानिक कैडमियम टेल्यूराइड तकनीक का परीक्षण और सुधार जारी रख रहे हैं। 2019 में, भागीदारों नेएक 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, एनआरईएलपरिणामों की घोषणा कीगोल्डन, कोलोराडो में अपनी आउटडोर सुविधा में 25 साल के फील्ड परीक्षण के बाद। कैडमियम टेल्यूराइड पैनलों की 12-पैनल सरणी अपनी मूल दक्षता के 88 प्रतिशत पर काम कर रही थी, जो एक पैनल के लिए एक मजबूत परिणाम है जो दो दशकों से अधिक समय से बाहर रखा गया है। एनआरईएल रिलीज के अनुसार गिरावट "सिलिकॉन सिस्टम के अनुरूप है"।

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