Paneli nyingi za miale ya jua zinazofunika paa za dunia, mashamba na majangwa leo hushiriki kiungo sawa: silicon ya fuwele.Nyenzo hiyo, iliyotengenezwa kutoka kwa polysilicon mbichi, imeundwa kuwa kaki na kuunganishwa kwenye seli za jua, vifaa vinavyobadilisha mwanga wa jua kuwa umeme.Hivi majuzi, utegemezi wa tasnia kwenye teknolojia hii ya umoja umekuwa jambo la dhima.Vikwazo vya mnyororo wa usambazajiwanapunguza kasimitambo mipya ya jua duniani kote.Wauzaji wakuu wa polysilicon katika mkoa wa Xinjiang wa China -wanaotuhumiwa kutumia kazi ya kulazimishwa kutoka kwa Uyghur- wanakabiliwa na vikwazo vya kibiashara vya Marekani.
Kwa bahati nzuri, silicon ya fuwele sio nyenzo pekee inayoweza kusaidia kutumia nishati ya jua.Nchini Marekani, wanasayansi na watengenezaji wanafanya kazi kupanua uzalishaji wa teknolojia ya jua ya cadmium telluride.Cadmium telluride ni aina ya "filamu nyembamba" ya jua, na, kama jina hilo linavyopendekeza, ni nyembamba zaidi kuliko seli ya silicon ya jadi.Leo, paneli zinazotumia cadmium tellurideusambazaji wa takriban asilimia 40ya soko la viwango vya matumizi la Marekani, na takriban asilimia 5 ya soko la kimataifa la nishati ya jua.Na wanasimama kufaidika kutokana na upepo mkali unaokabili tasnia pana ya jua.
"Ni wakati tete sana, hasa kwa mnyororo wa ugavi wa silicon ya fuwele kwa ujumla," alisema Kelsey Goss, mchambuzi wa utafiti wa nishati ya jua wa kikundi cha ushauri wa nishati Wood Mackenzie."Kuna uwezekano mkubwa kwa watengenezaji wa cadmium telluride kuchukua sehemu kubwa ya soko katika mwaka ujao."Hasa, alibainisha, kwa kuwa sekta ya cadmium telluride tayari inaongezeka.
Mnamo Juni, mtengenezaji wa jua la Kwanza Solar alisema itafanyakuwekeza $680 milionikatika kiwanda cha tatu cha jua cha cadmium telluride kaskazini magharibi mwa Ohio.Kituo kitakapokamilika, mnamo 2025, kampuni itaweza kutengeneza paneli za jua zenye thamani ya gigawati 6 katika eneo hilo.Hiyo inatosha kutawala takriban nyumba milioni 1 za Amerika.Kampuni nyingine ya nishati ya jua yenye makao yake Ohio, Toledo Solar, hivi majuzi iliingia sokoni na inatengeneza paneli za cadmium telluride kwa paa za makazi.Na mwezi Juni, Idara ya Nishati ya Marekani na Maabara yake ya Kitaifa ya Nishati Mbadala, au NREL,ilizindua mpango wa dola milioni 20ili kuharakisha utafiti na kukuza mnyororo wa usambazaji wa cadmium telluride.Moja ya malengo ya mpango huo ni kusaidia kuhami soko la jua la Amerika kutoka kwa vikwazo vya usambazaji wa kimataifa.
Watafiti katika NREL na First Solar, ambayo hapo awali iliitwa Solar Cell Inc., wamefanya kazi pamoja tangu miaka ya mapema ya 1990 kuendelezateknolojia ya cadmium telluride.Cadmium na telluride ni bidhaa za kuyeyusha madini ya zinki na kusafisha shaba, kwa mtiririko huo.Ingawa kaki za silicon zimeunganishwa pamoja ili kutengeneza seli, cadmium na telluride huwekwa kama safu nyembamba - karibu moja ya kumi ya kipenyo cha nywele za binadamu - kwenye kidirisha cha glasi, pamoja na vifaa vingine vya kupitishia umeme.First Solar, ambayo sasa ni mtengenezaji mkubwa zaidi wa filamu nyembamba duniani, imetoa paneli kwa ajili ya mitambo ya jua katika nchi 45.
Teknolojia hiyo ina faida fulani juu ya silicon ya fuwele, alisema mwanasayansi wa NREL Lorelle Mansfield.Kwa mfano, mchakato wa filamu nyembamba unahitaji nyenzo chache kuliko mbinu ya msingi wa kaki.Teknolojia ya filamu nyembamba pia inafaa kwa matumizi katika paneli zinazonyumbulika, kama zile zinazofunika begi za mgongoni au ndege zisizo na rubani au zilizounganishwa katika kuta za mbele na madirisha.Muhimu zaidi, paneli nyembamba za filamu hufanya vyema katika joto la joto, wakati paneli za silicon zinaweza joto kupita kiasi na kuwa na ufanisi mdogo katika kuzalisha umeme, alisema.
Lakini silikoni ya fuwele ina mkono wa juu katika maeneo mengine, kama vile ufanisi wao wa wastani - kumaanisha asilimia ya mwanga wa jua ambayo paneli huchukua na kubadilisha kuwa umeme.Kihistoria, paneli za silicon zimekuwa na ufanisi zaidi kuliko teknolojia ya cadmium telluride, ingawa pengo linapungua.asilimia 18 hadi 22, wakati First Solar imeripoti ufanisi wa wastani wa asilimia 18 kwa paneli zake mpya zaidi za kibiashara.
Bado, sababu kuu ya silicon kutawala soko la kimataifa ni rahisi."Yote inategemea gharama," Goss alisema."Soko la nishati ya jua linaelekea kuendeshwa sana na teknolojia ya bei rahisi zaidi."
Silicon ya fuwele inagharimu takriban $0.24 hadi $0.25 kutengeneza kila wati ya nishati ya jua, ambayo ni chini ya washindani wengine, alisema.Solar ya kwanza ilisema hairipoti tena gharama-kwa-wati kutengeneza paneli zake za cadmium telluride, tu kwamba gharama "zimepungua sana" tangu 2015 - wakati kampunigharama iliyoripotiwa ya $0.46 kwa wati- na kuendelea kushuka kila mwaka.Kuna sababu chache za bei nafuu ya silicon.Polysilicon ya malighafi, ambayo pia hutumiwa katika kompyuta na simu mahiri, inapatikana kwa wingi na kwa bei nafuu kuliko ugavi wa cadmium na telluride.Kwa vile viwanda vya paneli za silicon na vipengele vinavyohusiana vimeongezeka, gharama za jumla za kutengeneza na kusakinisha teknolojia zimepungua.Serikali ya China pia ina sanakuungwa mkono na kufadhiliwasekta ya jua ya silicon nchini - kiasi kwambatakriban asilimia 80ya mnyororo wa ugavi wa utengenezaji wa nishati ya jua duniani sasa unapitia China.
Kupungua kwa gharama za paneli kumesababisha kuongezeka kwa nishati ya jua ulimwenguni.Katika muongo uliopita, jumla ya uwezo wa jua uliowekwa duniani umeongezeka karibu mara kumi, kutoka takriban megawati 74,000 mwaka 2011 hadi karibu megawati 714,000 mwaka 2020.kulingana naWakala wa Kimataifa wa Nishati Jadidifu.Marekani inachukua takriban moja ya saba ya jumla ya dunia, na jua ni sasamoja ya vyanzo vikubwaya uwezo mpya wa umeme unaowekwa nchini Marekani kila mwaka.
Gharama kwa kila wati ya cadmium telluride na teknolojia nyingine nyembamba za filamu vile vile inatarajiwa kupungua kadiri utengenezaji unavyopanuka.(Kwanza Solar inasemakwamba wakati kituo chake kipya cha Ohio kinapofunguliwa, kampuni itatoa gharama ya chini zaidi kwa kila wati kwenye soko lote la nishati ya jua.) Lakini gharama si kipimo pekee kinachofaa, kwani masuala ya sasa ya msururu wa ugavi na masuala ya wafanyakazi yanaweka wazi.
Mark Widmar, Mkurugenzi Mtendaji wa First Solar, alisema upanuzi uliopangwa wa kampuni hiyo wenye thamani ya dola milioni 680 ni sehemu ya juhudi kubwa ya kujenga ugavi wa kujitosheleza na "kupunguza" sekta ya jua ya Marekani kutoka China.Ingawa paneli za cadmium telluride hazitumii polysilicon yoyote, Solar ya Kwanza imehisi changamoto zingine zinazoikabili tasnia, kama vile malimbikizo yaliyosababishwa na janga katika tasnia ya usafirishaji wa baharini.Mnamo Aprili, First Solar iliwaambia wawekezaji kuwa msongamano katika bandari za Marekani ulikuwa unashikilia shehena kutoka kwa vifaa vyake huko Asia.Kuongezeka kwa uzalishaji wa Marekani kutaruhusu kampuni kutumia barabara na reli kusafirisha paneli zake, si meli za mizigo, Widmar alisema.Na mpango uliopo wa kampuni wa kuchakata tena kwa paneli zake za jua huiruhusu kutumia tena nyenzo mara nyingi, na hivyo kupunguza utegemezi wake kwa minyororo ya ugavi wa kigeni na malighafi.
Kadiri Sola ya Kwanza inavyotoa paneli, wanasayansi katika kampuni na NREL wanaendelea kujaribu na kuboresha teknolojia ya cadmium telluride.Mnamo 2019, washirikaalianzisha mbinu mpyaambayo inahusisha "doping" nyenzo nyembamba za filamu na shaba na klorini ili kufikia ufanisi wa juu zaidi.Mapema mwezi huu, NRELalitangaza matokeoya majaribio ya miaka 25 ya uwanjani katika kituo chake cha nje huko Golden, Colorado.Msururu wa paneli 12 za paneli za cadmium telluride zilikuwa zikifanya kazi kwa asilimia 88 ya ufanisi wake wa asili, matokeo dhabiti kwa paneli ambayo imekaa nje kwa zaidi ya miongo miwili.Uharibifu huo "unaendana na mifumo ya silicon hufanya," kulingana na kutolewa kwa NREL.
Mansfield, mwanasayansi wa NREL, alisema lengo sio kuchukua nafasi ya silicon ya fuwele na cadmium telluride au kuanzisha teknolojia moja kama bora kuliko nyingine."Nadhani kuna nafasi kwa wote sokoni, na kila mmoja ana maombi yake," alisema."Tunataka nishati zote ziende kwenye vyanzo vinavyoweza kutumika tena, kwa hivyo tunahitaji aina hizi zote za teknolojia ili kukabiliana na changamoto hiyo."
Muda wa kutuma: Sep-17-2021