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環境中のテルル化カドミウムの毒性：なぜそれほど懸念されるのか？
テルル化カドミウム (CdTe) は、カドミウムとテルルから形成される安定した結晶性化合物です。主にテルル化カドミウム太陽電池 (PV) 電池の半導体材料として使用され、赤外線光学窓にも応用されています。 CdTe は、pn 接合太陽電池を形成するために硫化カドミウムと中間層化されることがよくあります。 CdTe は太陽光発電技術で広く使用されているため、その毒性と環境への影響について懸念が生じています。この記事では、テルル化カドミウムの物理化学的特性、用途、毒性評価について詳しく説明します。
CdTe のアプリケーションと要件
テルル化カドミウムは薄膜太陽電池に広く使用されており、2011 年には設置されている太陽電池全体の約 8% を占めると推定されています。 CdTe 薄膜太陽電池は最も低コストのタイプの 1 つですが、設置コストの比較は設置サイズやその他の複数の要因によって決まり、年によって大きく変動する可能性があります。
2011 年には、世界中で約 2 GWp の CdTe 太陽電池が生産され、市場は First Solar によって独占されました。
さらに、CdTe を水銀と合金化して多機能赤外線検出材料 HgCdTe を作成することができ、CdTe と少量の亜鉛を合金化すると優れた固体 X 線およびガンマ線検出器 CdZnTe が形成されます。 CdTe は光学窓やレンズの光学材料としても使用されており、広い温度範囲で優れた性能を発揮することが証明されています。
テルル化カドミウムの物理的および化学的性質
テルル化カドミウムの物理的特性には、低い熱膨張係数 (5.9×10−6/K) と高い融点 (最大 1041°C) が含まれます。 CdTe は水に不溶であり、融点が高く、不溶性であるため、安定性が良好です。特に赤外領域の光学材料として使用できます。
大気条件下での CdTe の蒸気圧はゼロであるため、実際の用途ではより安定します。
毒性評価
カドミウム自体は有毒物質ですが、CdTeの毒性はその構成元素の毒性とは全く異なります。 CdTe は、急性吸入、経口および水生毒性のリスクが低いことが示されています。皮膚との接触または経口摂取に対する毒性評価は軽減されています。欧州化学庁 (ECHA) によると、テルル化カドミウムは危険物質として分類されなくなりました。
2003 年の国立衛生研究所の文書に記載されているように、CdTe は太陽光発電エネルギーの生産に広く使用される可能性があり、長期曝露に関する徹底的な毒性学的研究が緊急に必要とされています。
それにもかかわらず、欧州化学庁は依然として CdTe を水生生物に対して持続的に有毒な物質としてリストに挙げています。これは、テルル化カドミウムが環境と人間の健康に与える影響について大きな懸念を引き起こします。 CAB の全員が認識する必要があるのは、そのような材料の長期使用による潜在的な影響は無視できないということです。
市場と将来の見通し
現在、CdTe太陽電池の製造原料であるカドミウムとテルルのコストは、製造コストのほんの一部にすぎません。しかし、テルルは比較的希少な元素であり、地殻中には 1 ～ 5 ppm しか存在しません。予測によれば、材料利用の改善とリサイクルシステムの開発により、2038年までにCdTe太陽光発電産業はリサイクルモジュールのテルル資源に完全に依存すると予想されています。
2050 年までに、CdTe 太陽光発電リサイクルにより大幅な二次資源が追加され、再生可能エネルギーの継続的な成長をサポートすることになります。
全体として、テルル化カドミウムの用途と市場の見通しは可能性に満ちていますが、その長期的な毒性効果については、さらなる研究が必要です。したがって、テルル化カドミウムの幅広い用途を検討するときは、再生可能エネルギーを追求しながら、技術開発と環境保護の関係のバランスをどのようにより適切にとれるかについて考える必要があります。
