Kebanyakan panel solar yang meliputi bumbung, padang dan padang pasir dunia hari ini berkongsi bahan yang sama: silikon kristal.Bahan itu, diperbuat daripada polysilicon mentah, dibentuk menjadi wafer dan disambungkan ke dalam sel solar, peranti yang menukar cahaya matahari kepada elektrik.Baru-baru ini, pergantungan industri kepada teknologi tunggal ini telah menjadi sesuatu yang menjadi liabiliti.Kesesakan rantaian bekalansemakin perlahanpemasangan solar baharu di seluruh dunia.Pembekal polysilicon utama di wilayah Xinjiang China —dituduh menggunakan buruh paksa dari Uyghur— sedang menghadapi sekatan perdagangan AS.
Nasib baik, silikon kristal bukan satu-satunya bahan yang boleh membantu memanfaatkan tenaga matahari.Di Amerika Syarikat, saintis dan pengilang sedang berusaha untuk mengembangkan pengeluaran teknologi solar kadmium telluride.Kadmium telluride ialah sejenis sel suria "filem nipis", dan, seperti yang dicadangkan oleh nama itu, ia jauh lebih nipis daripada sel silikon tradisional.Hari ini, panel menggunakan telurida kadmiummembekalkan kira-kira 40 peratuspasaran skala utiliti AS, dan kira-kira 5 peratus daripada pasaran solar global.Dan mereka akan mendapat manfaat daripada masalah yang dihadapi oleh industri suria yang lebih luas.
"Ia adalah masa yang sangat tidak menentu, terutamanya untuk rantaian bekalan silikon kristal secara umum," kata Kelsey Goss, penganalisis penyelidikan solar untuk kumpulan perunding tenaga Wood Mackenzie."Terdapat potensi besar untuk pengeluar telur kadmium untuk mengambil lebih banyak bahagian pasaran pada tahun akan datang."Terutamanya, katanya, memandangkan sektor telurida kadmium sudah meningkat.
Pada bulan Jun, pengeluar solar First Solar berkata ia akanmelabur $680 jutadi kilang solar kadmium telluride ketiga di barat laut Ohio.Apabila kemudahan itu siap, pada 2025, syarikat itu akan dapat membuat panel solar bernilai 6 gigawatt di kawasan itu.Itu sudah cukup untuk menguasai kira-kira 1 juta rumah Amerika.Satu lagi firma solar yang berpangkalan di Ohio, Toledo Solar, baru-baru ini memasuki pasaran dan sedang membuat panel telluride kadmium untuk bumbung kediaman.Dan pada bulan Jun, Jabatan Tenaga AS dan Makmal Tenaga Boleh Diperbaharui Kebangsaan, atau NREL,melancarkan program $20 jutauntuk mempercepatkan penyelidikan dan mengembangkan rantaian bekalan kadmium telluride.Salah satu matlamat program ini adalah untuk membantu melindungi pasaran solar AS daripada kekangan bekalan global.
Penyelidik di NREL dan First Solar, sebelum ini dipanggil Solar Cell Inc., telah bekerjasama sejak awal 1990-an untuk membangunkanteknologi telurida kadmium.Kadmium dan telluride masing-masing adalah hasil sampingan peleburan bijih zink dan penapisan tembaga.Manakala wafer silikon disambungkan bersama untuk membuat sel, kadmium dan telurida digunakan sebagai lapisan nipis - kira-kira satu persepuluh daripada diameter rambut manusia - pada anak tetingkap kaca, bersama-sama dengan bahan pengalir elektrik yang lain.First Solar, kini pengeluar filem nipis terbesar di dunia, telah membekalkan panel untuk pemasangan solar di 45 negara.
Teknologi ini mempunyai kelebihan tertentu berbanding silikon kristal, kata saintis NREL Lorelle Mansfield.Sebagai contoh, proses filem nipis memerlukan bahan yang lebih sedikit daripada pendekatan berasaskan wafer.Teknologi filem nipis juga sangat sesuai untuk digunakan dalam panel fleksibel, seperti yang menutupi beg galas atau dron atau disepadukan ke dalam fasad dan tingkap bangunan.Yang penting, panel filem nipis berprestasi lebih baik dalam suhu panas, manakala panel silikon boleh menjadi terlalu panas dan menjadi kurang cekap dalam menjana elektrik, katanya.
Tetapi silikon kristal mempunyai kelebihan di kawasan lain, seperti kecekapan purata mereka - bermakna peratusan cahaya matahari yang panel menyerap dan menukar kepada elektrik.Dari segi sejarah, panel silikon mempunyai kecekapan yang lebih tinggi daripada teknologi telluride kadmium, walaupun jurang semakin mengecil. Panel silikon yang dihasilkan secara industri hari ini boleh mencapai kecekapan18 hingga 22 peratus, manakala First Solar telah melaporkan kecekapan purata sebanyak 18 peratus untuk panel komersial terbaharunya.
Namun, sebab utama silikon telah menguasai pasaran global adalah agak mudah."Semuanya bergantung kepada kos," kata Goss."Pasaran solar cenderung sangat didorong oleh teknologi termurah."
Silikon kristal berharga kira-kira $0.24 hingga $0.25 untuk menghasilkan setiap watt kuasa solar, yang kurang daripada pesaing lain, katanya.First Solar berkata ia tidak lagi melaporkan kos setiap watt untuk menghasilkan panel telluride kadmiumnya, cuma kos itu telah "menurun dengan ketara" sejak 2015 - apabila syarikat itumelaporkan kos $0.46 setiap watt— dan terus menurun setiap tahun.Terdapat beberapa sebab untuk harga relatif silikon.Polysilicon bahan mentah, yang juga digunakan dalam komputer dan telefon pintar, lebih banyak tersedia dan murah daripada bekalan kadmium dan telurida.Memandangkan kilang untuk panel silikon dan komponen yang berkaitan telah meningkat, kos keseluruhan untuk membuat dan memasang teknologi telah menurun.Kerajaan China juga telah banyakdisokong dan diberi subsidisektor suria silikon negara — sehinggakankira-kira 80 peratusrantaian bekalan pembuatan solar dunia kini dijalankan melalui China.
Kejatuhan kos panel telah mendorong ledakan solar global.Sepanjang dekad yang lalu, jumlah kapasiti solar terpasang dunia telah menyaksikan peningkatan hampir sepuluh kali ganda, daripada kira-kira 74,000 megawatt pada 2011 kepada hampir 714,000 megawatt pada 2020,mengikutAgensi Tenaga Boleh Diperbaharui Antarabangsa.Amerika Syarikat menyumbang kira-kira satu pertujuh daripada jumlah dunia, dan solar kinisalah satu sumber terbesarkapasiti elektrik baharu yang dipasang di AS setiap tahun.
Kos per watt kadmium telluride dan teknologi filem nipis lain juga dijangka menyusut apabila pembuatan berkembang.(First Solar berkatabahawa apabila kemudahan Ohio baharunya dibuka, syarikat itu akan menyampaikan kos per watt terendah pada keseluruhan pasaran suria.) Tetapi kos bukanlah satu-satunya metrik yang penting, kerana isu rantaian bekalan semasa industri dan kebimbangan buruh menjelaskan.
Mark Widmar, Ketua Pegawai Eksekutif First Solar, berkata pengembangan syarikat berjumlah $680 juta yang dirancang adalah sebahagian daripada usaha yang lebih besar untuk membina rantaian bekalan yang mencukupi dan "meninggalkan" industri solar AS dari China.Walaupun panel telluride kadmium tidak menggunakan sebarang polysilicon, First Solar telah merasakan cabaran lain yang dihadapi oleh industri, seperti tunggakan akibat pandemik dalam industri perkapalan maritim.Pada bulan April, First Solar memberitahu pelabur bahawa kesesakan di pelabuhan Amerika menahan penghantaran panel dari kemudahannya di Asia.Meningkatkan pengeluaran AS akan membolehkan syarikat itu menggunakan jalan raya dan kereta api untuk menghantar panelnya, bukan kapal kargo, kata Widmar.Dan program kitar semula sedia ada syarikat untuk panel solarnya membolehkannya menggunakan semula bahan berkali-kali, seterusnya mengurangkan pergantungannya pada rantaian bekalan asing dan bahan mentah.
Semasa First Solar menghasilkan panel, saintis di kedua-dua syarikat dan NREL terus menguji dan menambah baik teknologi telurida kadmium.Pada tahun 2019, rakan kongsimembangunkan pendekatan baruyang melibatkan "doping" bahan filem nipis dengan kuprum dan klorin untuk mencapai kecekapan yang lebih tinggi.Awal bulan ini, NRELmengumumkan keputusandaripada ujian lapangan selama 25 tahun di kemudahan luarnya di Golden, Colorado.Susunan 12 panel panel telurida kadmium beroperasi pada 88 peratus kecekapan asalnya, hasil yang kukuh untuk panel yang berada di luar selama lebih dua dekad.Degradasi "selaras dengan apa yang dilakukan oleh sistem silikon," menurut keluaran NREL.
Mansfield, saintis NREL, berkata matlamatnya bukan untuk menggantikan silikon kristal dengan telurida kadmium atau mewujudkan satu teknologi sebagai lebih unggul daripada yang lain."Saya rasa ada tempat untuk mereka semua di pasaran, dan mereka masing-masing mempunyai aplikasi mereka," katanya."Kami mahu semua tenaga pergi ke sumber boleh diperbaharui, jadi kami benar-benar memerlukan semua jenis teknologi yang berbeza ini untuk menghadapi cabaran itu."
Masa siaran: Sep-17-2021