Language
Country/Area
No result found
Độc tính của cadmium telluride trong môi trường: điều gì khiến nó trở nên đáng lo ngại?
Cadmium telluride (CdTe) là một hợp chất tinh thể ổn định được hình thành bởi cadmium và tellurium. Nó chủ yếu được sử dụng làm vật liệu bán dẫn trong các tế bào quang điện (PV) cadmium telluride và có ứng dụng trong cửa sổ quang học hồng ngoại. CdTe thường được kẹp với cadmium sulfide để tạo thành pin mặt trời tiếp giáp p-n. Do được sử dụng rộng rãi trong công nghệ năng lượng mặt trời, CdTe đã gây ra mối lo ngại về độc tính và tác động đến môi trường. Bài viết này sẽ đi sâu tìm hiểu các tính chất lý hóa, ứng dụng và đánh giá độc tính của cadmium telluride.
Ứng dụng và nhu cầu của CdTe
Cadmium telluride được sử dụng rộng rãi trong các pin mặt trời màng mỏng, chiếm khoảng 8% tổng số pin mặt trời được lắp đặt vào năm 2011. Pin mặt trời màng mỏng CdTe là một trong những loại có chi phí thấp nhất, mặc dù việc so sánh chi phí lắp đặt phụ thuộc vào quy mô lắp đặt và nhiều yếu tố khác, và có thể thay đổi đáng kể theo từng năm.
Năm 2011, khoảng 2 GWp pin mặt trời CdTe đã được sản xuất trên toàn thế giới, trong đó thị trường do First Solar thống lĩnh.
Ngoài ra, CdTe có thể được hợp kim hóa với thủy ngân để tạo ra HgCdTe, một vật liệu phát hiện hồng ngoại đa năng, trong khi CdTe được hợp kim hóa với một lượng nhỏ kẽm sẽ tạo thành CdZnTe, một máy dò tia X và tia gamma trạng thái rắn tuyệt vời. CdTe cũng được sử dụng làm vật liệu quang học, dùng trong cửa sổ quang học và thấu kính, và đã được chứng minh là có hiệu suất tốt trong phạm vi nhiệt độ rộng.
Tính chất vật lý và hóa học của cadmium telluride
Các tính chất vật lý của cadmium telluride bao gồm hệ số giãn nở nhiệt thấp (5,9×10−6/K) và điểm nóng chảy cao (lên tới 1041°C). CdTe không tan trong nước và có độ ổn định tốt do có điểm nóng chảy cao và không tan. Nó có thể được sử dụng như một vật liệu quang học, đặc biệt là trong vùng hồng ngoại.
CdTe có áp suất hơi bằng 0 trong điều kiện khí quyển, điều này làm cho nó ổn định hơn trong các ứng dụng thực tế.
Đánh giá độc tính
Mặc dù bản thân cadmium là một chất độc hại nhưng tính chất độc hại của CdTe lại hoàn toàn khác so với các nguyên tố cấu thành nên nó. CdTe có nguy cơ thấp gây ngộ độc cấp tính qua đường hô hấp, đường uống và nước. Mức độ độc hại của nó đã giảm khi tiếp xúc với da hoặc nuốt phải. Theo Cơ quan Hóa chất Châu Âu (ECHA), cadmium telluride không còn được phân loại là chất nguy hiểm nữa.
Như một tài liệu của Viện Y tế Quốc gia năm 2003 đã chỉ ra, CdTe có tiềm năng được sử dụng rộng rãi trong sản xuất năng lượng quang điện và các nghiên cứu độc tính kỹ lưỡng về việc tiếp xúc lâu dài với nó là hết sức cần thiết.
Mặc dù vậy, Cơ quan Hóa chất Châu Âu vẫn liệt kê CdTe là chất có độc tính dai dẳng đối với sinh vật thủy sinh. Điều này làm dấy lên mối lo ngại đáng kể về tác động của cadmium telluride đối với môi trường và sức khỏe con người. Điều mà mọi người trong CAB cần nhận ra là hậu quả tiềm tàng của việc sử dụng lâu dài những vật liệu như vậy không thể bị bỏ qua.
Triển vọng thị trường và tương lai
Hiện nay, chi phí cho nguyên liệu thô cadmium và tellurium để sản xuất pin mặt trời CdTe chỉ chiếm một phần nhỏ trong chi phí sản xuất. Tuy nhiên, tellurium là một nguyên tố tương đối hiếm, chỉ được tìm thấy trong lớp vỏ Trái Đất ở mức 1-5 ppm. Theo dự báo, với việc cải thiện việc sử dụng vật liệu và phát triển hệ thống tái chế, đến năm 2038, ngành công nghiệp quang điện CdTe dự kiến sẽ hoàn toàn dựa vào nguồn tài nguyên tellurium trong các mô-đun tái chế.
Việc tái chế CdTe PV sẽ bổ sung đáng kể các nguồn tài nguyên thứ cấp vào năm 2050, từ đó hỗ trợ sự tăng trưởng liên tục của năng lượng tái tạo.
Nhìn chung, triển vọng ứng dụng và thị trường của cadmium telluride rất tiềm năng, nhưng tác động độc hại lâu dài của nó vẫn cần được nghiên cứu thêm. Do đó, khi chúng ta khám phá ứng dụng rộng rãi của cadmium telluride, chúng ta nên suy nghĩ về cách chúng ta có thể cân bằng tốt hơn mối quan hệ giữa phát triển công nghệ và bảo vệ môi trường trong khi theo đuổi năng lượng tái tạo.
