اقرأ في هذا المقال
- ما هو مركب تيلوريد الكادميوم
- تطبيقات مركب تيلورايد الكادميوم
- الخواص الكيميائية لمركب لتيلوريد الكادميوم
- الخصائص الكهربائية لمركب لتيلوريد الكادميوم
- الخصائص الحرارية والميكانيكية والبصرية لتيلوريد الكادميوم
- معلومات السلامة لمركب تيلوريد الكادميوم
- معلومات عامة عن مركب التيلورايد الكادميوم ودوره في الطاقة الشمسية
- إنتاج الخلايا الشمسية لـ (CdTe)
في الكيمياء يُعد مركب الكادميوم تيلورايد مركب بلوري يتكون من عنصر الكادميوم وعنصر التيلوريوم، وهي عبارة عن مادة محصورة بكبريتيد الكادميوم من أجل تشكيل خلية شمسية كهروضوئية تقاطع (pn)، كما أن لديها قابلية منخفضة للذوبان في الماء وهي محفورة بواسطة العديد من الأحماض مثل حمض الهيدروبروميك وحمض الهيدروكلوريك، وهي متوفرة تجارياً على شكل مسحوق أو بلورات، ويمكن أيضًا تحويلها إلى بلورات نانوية.
ما هو مركب تيلوريد الكادميوم
إن مركب الكادميوم تيلورايد يمتلك الصيغة الكيميائية التالية (CdTe)، والذي هو عبارة عن مركب ذو شكل بلوري مستقر، علما أنه يتم استخدام هذا المركب بشكل أساسي على شكل مواد شبه موصلة في الخلايا الكهروضوئية للكادميوم تيلورايد ونافذة بصرية بالأشعة تحت الحمراء، وعادة ما تكون محصورة بكبريتيد الكادميوم من أجل تشكيل خلية الكهروضوئية الشمسية تقاطع (p-n)، كما وأنه عادةً ما تستخدم خلايا (CdTe PV) بنية (n-i-p).
تطبيقات مركب تيلورايد الكادميوم
يجد الكادميوم تيلورايد تطبيقات في التالية:
- الخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة.
- بصريات الأشعة تحت الحمراء.
- كاشفات.
- المغيرات الكهروضوئية.
- قطع كريستال للترسيب بالفراغ.
الخواص الكيميائية لمركب لتيلوريد الكادميوم
يتم توفير الخصائص الكيميائية لمركب تيلوريد الكادميوم في الجدول أدناه:
| الخصائص الكيميائية | |
|---|---|
| الصيغة الكيميائية | CdTe |
| الوزن الجزيئي | 240.01 غرام لكل مول |
| رقم التسجيل | 1306-25-8 |
| المجموعات | الكادميوم – 12 التيلوريوم – 16 |
| الشكل البلوري | مكعب |
| ثابت لبشعرية | 6.482 أنغسروم |
الخصائص الكهربائية لمركب لتيلوريد الكادميوم
يتم توفير الخصائص الكهربائية لمركب تيلوريد الكادميوم في الجدول أدناه:
| الخصائص الكهربائية | |
|---|---|
| ثابت العزل الكهربائي | 10.2 |
| فجوة الفرقة | 1.44 إلكترون فولت |
| Hole Mobility | 65 cm2/Vs |
| Electron Mobility | 700 cm2/Vs |
الخصائص الحرارية والميكانيكية والبصرية لتيلوريد الكادميوم
ترد الخصائص الحرارية والميكانيكية والبصرية لمركب تيلوريد الكادميوم في الجداول أدناه:
| الخصائص الحرارية | |
|---|---|
| معامل التمدد الحراري | 5.9´10-6/K |
| السعة الحرارية محددة | 0.21 J/gK |
| توصيل حراري | 0.06 W/cmK |
| الخصائص الميكانيكية | |
|---|---|
| الكثافة | 5.85 g/cm3 |
| درجة الانصهار | 1092°C |
| درجة الغليان | 1130°C |
| معامل يونج | 3.7´1011 dyne/cm2 |
| معامل التمزق | 2.2´108 dyne/cm2 |
| تركيز السم | 0.41 |
| الخصائص الضوئية | |
|---|---|
| معامل الانكسار | 2.67 |
معلومات السلامة لمركب تيلوريد الكادميوم
| معلومات السلامة | |
|---|---|
| بيانات مخاطر (GHS) | (H302) – هي عبارة عن مادة ضارة إذا ابتلعت. (H312) – مادة ضارة عند ملامستها للجلد. (H332) – مادة ضارة إذا استنشقت. (H410) – مادة شديدة السمية للحياة المائية مع تأثيرات طويلة الأمد. |
| احتياطات السلامة | (P273) – تجنب إطلاق هذه المادة في البيئة. (P280) – ارتدِ القفازات الواقية أو الملابس الواقية بشكل عام. (P501) – تخلص من المحتويات أو الحاوية في معمل التخلص من النفايات المعتمد. |
معلومات عامة عن مركب التيلورايد الكادميوم ودوره في الطاقة الشمسية
شهدت أشباه الموصلات المركبة من مادة الكادميوم تيلورايد (CdTe) لأجهزة الكشف بالأشعة السينية تطورًا سريعًا إلى حد ما في السنوات القليلة الماضية؛ وذلك بسبب أدائها الجذاب، يدعم مكتب تقنيات الطاقة الشمسية (SETO) التابع لوزارة الطاقة الأمريكية (DOE) الأبحاث المبتكرة التي تركز على التغلب على الحواجز التكنولوجية والتجارية الحالية للخلايا الشمسية للكادميوم تيلورايد (CdTe)، علما أنه فيما يلي قائمة بالمشاريع الحالية، وملخص الفوائد، ومناقشة تقنيات الإنتاج والتصنيع المستخدمة لهذه التكنولوجيا الشمسية.
تعد الخلايا الشمسية (CdTe) ثاني أكثر التقنيات الكهروضوئية شيوعًا في السوق العالمية بعد السيليكون البلوري، وتمثل حاليًا 5٪ من السوق العالمية، من الممكن أن يتم تصنيع الخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة (CdTe) بسرعة وبتكلفة زهيدة، مما يوفر بديلاً للتقنيات التقليدية القائمة على السيليكون، علما أنه تبلغ الكفاءة القياسية لخلية (CdTe) الشمسية المختبرية 22.1٪ بواسطة (First Solar)، أبلغت (First Solar) أيضًا عن متوسط كفاءة الوحدة التجارية بنسبة 18 ٪ تقريبًا في نهاية عام 2020 ميلادي.
تشمل فوائد الخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة (CdTe) ما يلي:
- امتصاص عالي: حيث أن مركب الكادميوم تيلورايد عبارة عن مادة ذات فجوة نطاق مباشرة يمكن ضبطها من 1.4 إلكترون فولت إلى 1.5 إلكترون فولت، وهي مثالية تقريبًا من أجل عملية تحويل ضوء الشمس إلى كهرباء باستخدام تقاطع واحد.
- تصنيع منخفض التكلفة: تستخدم الخلايا الشمسية من الكادميوم تيلورايد طرق تصنيع عالية الإنتاجية لإنتاج وحدات مكتملة من مواد الإدخال في غضون ساعات.
إنتاج الخلايا الشمسية لـ (CdTe)
تتكون الخلايا الشمسية لـ (CdTe) الأكثر شيوعًا من بنية غير متجانسة (p-n) تحتوي على طبقة من (CdTe) مخدرة (p) متطابقة مع n-doped cadmium sulfide) (CdS)) أو طبقة نافذة من أكسيد الزنك المغنيسيوم (MZO)، كما وتتضمن تقنيات ترسيب الأغشية الرقيقة النموذجية (CdTe) عملية ترسيب نقل البخار والتسامي متقارب المسافات.
تزرع الطبقات الماصة للـ (CdTe) بشكل عام فوق طبقة أكسيد موصل شفاف عالي الجودة (TCO) وعادةً يكون أكسيد القصدير المشبع بالفلور (SnO2: F)، وتكتمل الخلايا باستخدام التلامس الكهربائي الخلفي – عادة طبقة من تيلورايد الزنك (ZnTe) متبوعة بطبقة معدنية أو معجون كربون والذي يدخل أيضًا النحاس (Cu) في مؤخرة الخلية.
