<ص>
تيلوريد الكادميوم (CdTe) هو مركب بلوري مستقر يتكون من الكادميوم والتيلوريوم. يتم استخدامه في المقام الأول كمواد شبه موصلة في خلايا الكادميوم تيلورايد الكهروضوئية (PV) وله تطبيقات في النوافذ البصرية بالأشعة تحت الحمراء. غالبًا ما يتم وضع CdTe مع كبريتيد الكادميوم لتشكيل خلية شمسية ذات تقاطع p-n. بسبب استخدامه على نطاق واسع في تكنولوجيا الطاقة الشمسية، أثار CdTe مخاوف بشأن سميته وتأثيره البيئي. ستستكشف هذه المقالة بعمق الخصائص الفيزيائية والكيميائية، والتطبيقات، وتقييم السمية لتيلوريد الكادميوم.
تطبيقات وطلبات CdTe
<ص>
يستخدم تيلورايد الكادميوم على نطاق واسع في الخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة، حيث يمثل ما يقدر بنحو 8% من جميع الخلايا الشمسية المثبتة في عام 2011. تُعد الخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة المصنوعة من CdTe واحدة من أقل الأنواع تكلفةً، على الرغم من أن مقارنات تكاليف التركيب تعتمد على حجم التركيب وعوامل أخرى متعددة، ويمكن أن تختلف بشكل كبير من سنة إلى أخرى.
في عام 2011، تم إنتاج ما يقرب من 2 جيجاوات من الخلايا الشمسية CdTe في جميع أنحاء العالم، مع هيمنة شركة First Solar على السوق.
<ص>
بالإضافة إلى ذلك، يمكن خلط CdTe مع الزئبق لصنع HgCdTe، وهي مادة متعددة الاستخدامات للكشف عن الأشعة تحت الحمراء، بينما يمكن خلط CdTe مع كميات صغيرة من الزنك لتشكيل CdZnTe، وهو كاشف ممتاز للأشعة السينية وأشعة جاما في الحالة الصلبة. يستخدم CdTe أيضًا كمواد بصرية، لاستخدامه في النوافذ البصرية والعدسات، وقد ثبت أنه يوفر أداءً جيدًا على نطاق واسع من درجات الحرارة.
الخصائص الفيزيائية والكيميائية لتيلوريد الكادميوم
<ص>
تشمل الخصائص الفيزيائية لتيلوريد الكادميوم معامل التمدد الحراري المنخفض (5.9×10−6/K) ونقطة الانصهار العالية (تصل إلى 1041 درجة مئوية). يعتبر CdTe غير قابل للذوبان في الماء وله استقرار جيد بسبب نقطة انصهاره العالية وعدم قابليته للذوبان. يمكن استخدامه كمواد بصرية، وخاصة في مجال الأشعة تحت الحمراء.
يتمتع CdTe بضغط بخار يساوي صفرًا في الظروف الجوية، مما يجعله أكثر استقرارًا في التطبيقات العملية.
تقييم السمية
<ص>
رغم أن الكادميوم بحد ذاته مادة سامة، إلا أن الخصائص السامة لـ CdTe تختلف تمامًا عن تلك الخاصة بالعناصر المكونة له. يظهر CdTe مخاطر منخفضة للتسمم الحاد عن طريق الاستنشاق والفم والمائي. تم تخفيض تصنيف سميته عند ملامسته للجلد أو ابتلاعه. وفقًا للوكالة الأوروبية للمواد الكيميائية (ECHA)، لم يعد يتم تصنيف تيلورايد الكادميوم على أنه مادة خطرة.
وكما أشارت وثيقة صادرة عن المعاهد الوطنية للصحة في عام 2003، فإن مادة CdTe لديها القدرة على الاستخدام على نطاق واسع في إنتاج الطاقة الكهروضوئية، وهناك حاجة ماسة إلى إجراء دراسات سمية شاملة للتعرض الطويل الأمد لها.
<ص>
وعلى الرغم من ذلك، لا تزال وكالة المواد الكيميائية الأوروبية تدرج CdTe ضمن المواد السامة المستمرة للحياة المائية. ويثير هذا مخاوف كبيرة بشأن التأثيرات البيئية والصحية لمادة تيلوريد الكادميوم. ما يجب على الجميع إدراكه هو أنه لا يمكن تجاهل العواقب المحتملة لاستخدام مثل هذه المواد على المدى الطويل.
السوق والتوقعات المستقبلية
<ص>
في الوقت الحالي، لا تشكل تكلفة المواد الخام الكادميوم والتيلوريوم اللازمة لتصنيع الخلايا الشمسية CdTe سوى جزء صغير من تكلفة الإنتاج. ومع ذلك، فإن التيلوريوم هو عنصر نادر نسبيا، ويوجد في قشرة الأرض بتركيزات تتراوح فقط بين 1-5 جزء في المليون. وبحسب التوقعات، ومع تحسن استخدام المواد وتطوير أنظمة إعادة التدوير، فمن المتوقع أن تعتمد صناعة الطاقة الكهروضوئية CdTe بحلول عام 2038 بالكامل على موارد التيلوريوم في الوحدات المعاد تدويرها.
ستضيف عملية إعادة تدوير الخلايا الكهروضوئية CdTe موارد ثانوية كبيرة بحلول عام 2050، وهو ما سيدعم بدوره النمو المستمر للطاقة المتجددة.
<ص>
بشكل عام، فإن تطبيقات وآفاق تسويق تيلورايد الكادميوم مليئة بالإمكانات، ولكن آثاره السامة على المدى الطويل لا تزال بحاجة إلى مزيد من الدراسة. لذلك، عندما نستكشف التطبيق الواسع لتيلوريد الكادميوم، يتعين علينا أن نفكر في كيفية تحقيق توازن أفضل بين التطور التكنولوجي وحماية البيئة في حين نسعى إلى الحصول على الطاقة المتجددة.