A maioria dos painéis solares que cobrem os telhados, campos e desertos do mundo hoje compartilham o mesmo ingrediente: silício cristalino.O material, feito de polissilício bruto, é moldado em bolachas e conectado a células solares, dispositivos que convertem luz solar em eletricidade.Recentemente, a dependência da indústria desta tecnologia singular tornou-se uma espécie de responsabilidade.Gargalos da cadeia de suprimentosestão desacelerandonovas instalações solares em todo o mundo.Principais fornecedores de polissilício na região chinesa de Xinjiang —acusado de usar trabalho forçado de uigures– estão enfrentando sanções comerciais dos EUA.
Felizmente, o silício cristalino não é o único material que pode ajudar a aproveitar a energia do sol.Nos Estados Unidos, cientistas e fabricantes estão trabalhando para expandir a produção de tecnologia solar de telureto de cádmio.O telureto de cádmio é um tipo de célula solar de “filme fino” e, como o nome sugere, é muito mais fino do que uma célula de silício tradicional.Hoje, os painéis que usam telureto de cádmiofornecer cerca de 40 por centodo mercado de utilidade pública dos EUA e cerca de 5% do mercado solar global.E eles se beneficiam dos ventos contrários enfrentados pela indústria solar mais ampla.
“É um momento muito volátil, especialmente para a cadeia de fornecimento de silício cristalino em geral”, disse Kelsey Goss, analista de pesquisa solar do grupo de consultoria de energia Wood Mackenzie.“Há um grande potencial para os fabricantes de telureto de cádmio conquistarem mais participação de mercado no próximo ano.”Especialmente, observou ela, uma vez que o setor de telureto de cádmio já está crescendo.
Em junho, o fabricante solar First Solar disse que iriainvestir US$ 680 milhõesem uma terceira fábrica solar de telureto de cádmio no noroeste de Ohio.Quando a instalação estiver concluída, em 2025, a empresa poderá produzir 6 gigawatts de painéis solares na área.Isso é suficiente para abastecer cerca de 1 milhão de lares americanos.Outra empresa solar com sede em Ohio, a Toledo Solar, entrou recentemente no mercado e está fabricando painéis de telureto de cádmio para telhados residenciais.E em junho, o Departamento de Energia dos EUA e seu Laboratório Nacional de Energia Renovável, ou NREL,lançou um programa de US$ 20 milhõespara acelerar a pesquisa e aumentar a cadeia de fornecimento de telureto de cádmio.Um dos objetivos do programa é ajudar a isolar o mercado de energia solar dos EUA das restrições de oferta global.
Pesquisadores da NREL e da First Solar, anteriormente chamada de Solar Cell Inc., trabalham juntos desde o início dos anos 1990 para desenvolvertecnologia de telureto de cádmio.Cádmio e telureto são subprodutos da fundição de minérios de zinco e refino de cobre, respectivamente.Enquanto os wafers de silício são conectados para formar células, o cádmio e o telureto são aplicados como uma camada fina – cerca de um décimo do diâmetro de um fio de cabelo humano – a um painel de vidro, juntamente com outros materiais condutores de eletricidade.A First Solar, agora a maior fabricante de filmes finos do mundo, forneceu painéis para instalações solares em 45 países.
A tecnologia tem certas vantagens sobre o silício cristalino, disse Lorelle Mansfield, cientista do NREL.Por exemplo, o processo de filme fino requer menos materiais do que a abordagem baseada em wafer.A tecnologia de filme fino também é adequada para uso em painéis flexíveis, como os que cobrem mochilas ou drones ou são integrados em fachadas e janelas de edifícios.É importante ressaltar que os painéis de película fina funcionam melhor em temperaturas quentes, enquanto os painéis de silício podem superaquecer e se tornar menos eficientes na geração de eletricidade, disse ela.
Mas o silício cristalino tem vantagem em outras áreas, como sua eficiência média – ou seja, a porcentagem de luz solar que os painéis absorvem e convertem em eletricidade.Historicamente, os painéis de silício tiveram maior eficiência do que a tecnologia de telureto de cádmio, embora a diferença esteja diminuindo. Os painéis de silício produzidos industrialmente hoje podem atingir eficiências de18 a 22 por cento, enquanto a First Solar relatou uma eficiência média de 18% para seus mais novos painéis comerciais.
Ainda assim, a principal razão pela qual o silício dominou o mercado global é relativamente simples.“Tudo se resume ao custo”, disse Goss.“O mercado solar tende a ser altamente impulsionado pela tecnologia mais barata.”
O silício cristalino custa cerca de US$ 0,24 a US$ 0,25 para produzir cada watt de energia solar, o que é menos do que outros concorrentes, disse ela.A First Solar disse que não relata mais o custo por watt para produzir seus painéis de telureto de cádmio, apenas que os custos “diminuíram significativamente” desde 2015 – quando a empresacustos relatados de US$ 0,46 por watt- e continuam caindo a cada ano.Existem algumas razões para o baixo custo relativo do silício.A matéria-prima polissilício, que também é usada em computadores e smartphones, é mais amplamente disponível e barata do que os suprimentos de cádmio e telureto.À medida que as fábricas de painéis de silício e componentes relacionados aumentaram, os custos gerais de fabricação e instalação da tecnologia diminuíram.O governo chinês também tem fortementeapoiado e subsidiadosetor solar de silício do país — tanto quecerca de 80 por centoda cadeia de fornecimento de fabricação solar do mundo agora passa pela China.
A queda nos custos dos painéis impulsionou o boom solar global.Na última década, a capacidade solar total instalada no mundo aumentou quase dez vezes, de cerca de 74.000 megawatts em 2011 para quase 714.000 megawatts em 2020.de acordo comAgência Internacional de Energia Renovável.Os Estados Unidos respondem por cerca de um sétimo do total mundial, e a energia solar é agorauma das maiores fontesde nova capacidade de eletricidade instalada nos EUA a cada ano.
Espera-se que o custo por watt do telureto de cádmio e outras tecnologias de filmes finos diminua à medida que a fabricação se expande.(Primeiro Solar dizque quando sua nova instalação em Ohio for inaugurada, a empresa oferecerá o menor custo por watt em todo o mercado solar.) Mas o custo não é a única métrica que importa, como os problemas atuais da cadeia de suprimentos e as preocupações trabalhistas do setor deixam claro.
Mark Widmar, CEO da First Solar, disse que a expansão planejada de US$ 680 milhões da empresa faz parte de um esforço maior para construir uma cadeia de suprimentos autossuficiente e “desvincular” a indústria solar dos EUA da China.Embora os painéis de telureto de cádmio não usem nenhum polissilício, a First Solar sentiu outros desafios enfrentados pelo setor, como atrasos induzidos pela pandemia no setor de transporte marítimo.Em abril, a First Solar disse aos investidores que o congestionamento nos portos americanos estava atrasando as remessas de painéis de suas instalações na Ásia.O aumento da produção nos EUA permitirá que a empresa use estradas e ferrovias para enviar seus painéis, não navios de carga, disse Widmar.E o programa de reciclagem existente da empresa para seus painéis solares permite que ela reutilize materiais muitas vezes, reduzindo ainda mais sua dependência de cadeias de suprimentos e matérias-primas estrangeiras.
À medida que a First Solar produz painéis, os cientistas da empresa e do NREL continuam a testar e melhorar a tecnologia de telureto de cádmio.Em 2019, os sóciosdesenvolveu uma nova abordagemque envolve “dopar” os materiais de película fina com cobre e cloro para obter eficiências ainda maiores.No início deste mês, o NRELanunciou os resultadosde um teste de campo de 25 anos em suas instalações ao ar livre em Golden, Colorado.Um conjunto de 12 painéis de telureto de cádmio estava operando a 88% de sua eficiência original, um forte resultado para um painel que ficou do lado de fora por mais de duas décadas.A degradação “está de acordo com o que os sistemas de silício fazem”, de acordo com o comunicado do NREL.
Mansfield, o cientista do NREL, disse que o objetivo não é substituir o silício cristalino pelo telureto de cádmio ou estabelecer uma tecnologia como superior à outra.“Acho que há lugar para todos eles no mercado, e cada um tem sua aplicação”, disse ela.“Queremos que toda a energia vá para fontes renováveis, então realmente precisamos de todos esses diferentes tipos de tecnologia para enfrentar esse desafio.”
Horário da postagem: 17 de setembro de 2021