텔루화 카드뮴

Cadmium telluride

텔루화 카드뮴
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Cadmium telluride
이름
기타 이름
Irtran-6
식별자
3D 모델(JSmol)
켐스파이더
ECHA 정보 카드 100.013.773 Edit this at Wikidata
EC 번호
  • 215-149-9
RTECS 번호
  • EV3330000
유니
  • InChI=1S/Cd.테 checkY
    키: RPPBZEBXAAZZJH-UHFFFAOYSA-N checkY
  • InChI=1/Cd.Te/rCdTe/c1-2
    키: RPPBZEBXAAZZJH-UEZHWRJLAD
  • 단량체 : [Cd]=[떼]
  • 결정형상 : [TeH+2]12 [CdH2-2][TeH+2]3 [CdH2-2][TeH+2]([CdH-2]14)[CdH-2]1[Te+2]5([CdH-2]38)[Cd-2]26[TeH+2]2[CdH-2]([Te+2)4)[TeH+2] 1 [CdH2-2] [TeH+2] 3 [CdH-2] 2[Te+2] [CdH-2]([TeH+2]6)[CdH-2]([TeH+2])[TeH+2]68)[TeH+2]([CdH2-2]6)[CdH-2]35
특성.
CD테
몰 질량 240.01 g/g
밀도 5.85g/cm−3[1]
녹는점 1,041 °C (1,906 °F, 1,314 K)[2]
비등점 1,050 °C (1,920 °F, 1,320 K)
녹지 않다
다른 용제의 용해성 녹지 않다
밴드갭 1.5 eV (@300 K, 직접)
열전도율 6.2 W/m/m2/K (293 K에서)
2.67 (@10 µm)
구조.
아연 블렌드
F43m
a = 0.648 nm
열화학
210 J/kg·K (293 K에서)
위험 요소
GHS 라벨링:
GHS07: Exclamation markGHS09: Environmental hazard
경고
H302, , , , ,
P261, , , , , , , , , , , ,
NIOSH(미국 건강 노출 제한):
PEL(허용)
 [1910.1027] TWA 0.005mg/m3 (Cd)[3]
REL(권장)
 Ca[3]
IDLH(즉시 위험)
 Ca [9 mg/m3 (Cd로서)][3]
관련 화합물
기타 음이온
 산화 카드뮴
황화 카드뮴
셀렌화 카드뮴
기타 캐티온
 텔루화 아연
텔루화 수은
달리 명시되지 않은 한 표준 상태(25°C[77°F], 100kPa)의 재료에 대한 데이터가 제공됩니다.

카드뮴 텔루라이드(CdTe)는 카드뮴과 텔루루로 이루어진 안정된 결정 화합물이다.주로 카드뮴 텔루라이드 광전지와 적외선 광학창에서 반도체 재료로 사용된다.이것은 보통 황화 카드뮴과 함께 p-n 결합 태양전지(PV)를 형성합니다.

적용들

참고 항목: 카드뮴 텔루라이드 태양광 발전

CdTe는 박막 태양전지를 만드는데 사용되며,[4] 2011년에 설치된 전체 태양전지의 약 8%를 차지한다.총 설치 비용 비교는 설치 규모와 다른 많은 요소에 따라 달라지지만, 태양 [5]전지의 가장 저렴한 유형에 속합니다.CdTe 태양전지 시장은 First Solar가 장악하고 있다.2011년에는 약 2GW의p CdTe 태양전지가 [4]생산되었습니다.자세한 내용과 논의는 카드뮴 텔루라이드 광전지를 참조하십시오.

CdTe와 수은을 합금하여 다용도 적외선 검출기 재료(HgCdTe)를 만들 수 있습니다.소량의 아연과 합금된 CdTe는 뛰어난 고체 X선 및 감마선 검출기(CdZnTe)를 만듭니다.

CdTe는 광학창과 렌즈용 적외선 광학소재로 사용되며 다양한 [6]온도에서 뛰어난 성능을 발휘하는 것으로 입증되었습니다.IR용 CdTe의 초기 형태는 IRtran-6이라는 상표명으로 판매되었지만, 이는 구식입니다.

전기광변조기에도 CdTe가 적용된다.II-VI 화합물 결정(r52=r63=r=6.8−12×10m/V41) 중 선형 전장 효과의 전기 충격 계수가 가장 크다.

염소를 도핑한 CdTe는 X선, 감마선, 베타 입자 및 알파 입자의 방사선 검출기로 사용된다.CdTe는 실온에서 작동할 수 있어 핵분광학에서 [7]다양한 용도에 대한 소형 검출기를 구성할 수 있다.고성능 감마선 및 X선 검출기의 실현을 위해 CdTe를 우수하게 만드는 특성은 높은 원자 번호, 큰 밴드갭 및 높은 전자 이동도 ~11002 cm/V·s이다. 이는 높은 고유 μμ(이동성 수명) 산물과 높은 수준의 전하 수집과 우수한 스펙트럼 [8]분해능을 초래한다.구멍의 전하 전달 특성이 낮기2 때문에, ~100 cm/V·s의 단일 반송파 감지 검출기 형상이 고해상도 스펙트럼 분석을 위해 사용된다. 여기에는 코프라나 그리드, 프리쉬 칼라 검출기 및 소형 픽셀 검출기가 포함된다.

물리 속성

광학 및 전자 특성

다양한 크기의 콜로이드 CdTe 양자 닷의 형광 스펙트럼. 왼쪽에서 오른쪽으로 약 2~20nm 증가.형광의 파란 변화는 양자 구속 때문이다.

벌크 CdTe는 대역 간격 에너지(300K에서 1.[10]5eV, 약 830nm의 적외선 파장에 해당)에 가깝고, 20µm 이상의 파장까지 적외선에 투명하며, 이에 따라 CdTe는 790nm에서 형광이다.CdTe 결정의 크기가 수 나노미터 이하로 축소되어 CdTe 양자점이 되면 형광 피크는 가시 범위를 통해 자외선으로 이동한다.

화학적 성질

CdTe는 물에 [11]녹지 않는다.CdTe는 1041°C의 높은 녹는점을 가지고 있으며 증발은 1050°[12]C부터 시작됩니다.CdTe는 주변 온도에서 증기 압력이 0입니다.CdTe는 높은 녹는점과 [13]불용성 때문에 모화합물인 카드뮴, 텔루륨 및 기타 대부분의 Cd화합물보다 안정성이 높다.

텔루화 카드뮴은 분말 또는 결정으로 시판되고 있습니다.나노크리스탈로 만들 수 있습니다.

독성학 평가

화합물인 CdTe는 카드뮴과 텔루륨이라는 두 가지 원소를 따로따로 채취한 것과는 다른 성질을 가지고 있다.CdTe는 저급성 흡입, 경구 및 수생 독성을 가지고 있으며 Ames 돌연변이 유발성 테스트에서 음성이었다.유럽화학청(ECHA)에 통보한 결과에 따라 CdTe는 더 이상 섭취 시 유해하거나 피부 접촉 시 유해하지 않으며 수중 생물에 대한 독성 분류가 [14]감소했습니다.제조 공정에서 사용되는 CdTe를 적절하고 안전하게 캡처하고 캡슐화하면 무해해질 수 있습니다.현재 CdTe 모듈은 매립지에 [15]폐기된 제품의 장기 침출 가능성을 평가하기 위해 설계된 미국 EPA의 독성 특성 침출 절차(TCLP) 테스트를 통과했습니다.

2003년 미국 국립보건원이[16] 주최한 문서에는 다음과 같은 내용이 기재되어 있습니다.

Brookhaven National Laboratory(BNL)와 미국 에너지부(DOE)는 NTP(National Toxicology Program)에 포함될 카드뮴 텔루라이드(CdTe)를 지명하고 있습니다.이 지명은 국립 재생 에너지 연구소(NREL)와 First Solar Inc.의 강력한 지지를 받고 있다.이 재료는 광범위한 인간 인터페이스를 수반하는 태양광 발전 에너지 생성에 광범위하게 적용될 가능성이 있다.따라서, 우리는 CdTe에 대한 장기 피폭의 영향에 대한 최종 독성학적 연구가 필요하다고 생각한다.

미국 에너지부 브룩헤이븐 국립연구소 연구진은 CdTe PV 모듈을 대량으로 사용해도 건강과 환경에 아무런 위험이 없다는 것을 알아냈고, 모듈의[clarification needed] 내용연수가 끝날 때 모듈을 재활용하는 것은 환경 [citation needed]문제를 완전히 해결한다는 것을 발견했습니다.작동 중에는 오염물질이 발생하지 않으며 [citation needed]화석연료를 대체함으로써 환경적으로도 [citation needed]큰 이점을 얻을 수 있습니다.카드뮴을 원료로 사용하는 CdTe PV 모듈은 현재 사용되는 [17]Cd보다 친환경적인 것으로 보입니다.CdTe PV는 가까운 [18]장래의 카드뮴 과잉 공급에 대한 지속 가능한 해결책을 제공합니다.카드뮴은 아연정제의 폐기물 부산물로 생성되며 철강제품의 [19]수요로 인해 PV에서의 사용에 관계없이 상당량이 생성된다.

기업이 유럽화학청(ECHA)에 제출한 REACH 등록 분류에 따르면 수생생물에게 장기간 유해한 것으로 나타났다.

또한 ECHA 통보에 대해 기업이 제공하는 분류는 장기간 지속되는 효과를 가진 수생 생물에 매우 독성이 높고, 수중 생물에 매우 독성이 있으며, 흡입 또는 삼켰을 경우 유해하며,[20] 피부 접촉 시 유해한 것으로 분류하고 있습니다.

유용성

현재 카드뮴과 텔루루 원료의 가격은 CdTe 태양전지 및 기타 CdTe 장치 원가의 극히 일부입니다.그러나 텔루륨은 비교적 희귀한 원소이다(지구 지각의 1-5ppm). 원소의 풍부성(데이터 페이지) 참조).재료 효율의 향상과 PV 재활용 시스템의 증가를 통해 CdTe PV 업계는 2038년까지 [21]재생 수명이 다한 모듈의 텔루륨에 전적으로 의존할 수 있습니다.자세한 내용은 카드뮴 텔루라이드 광전지를 참조하십시오.또 다른 연구에 따르면 CdTe PV 재활용은 Te의 상당한 2차 자원을 추가할 것이며, 재료 활용률 개선과 함께 2050년까지 약 2TW의 누적 용량을, 21세기 말까지 [22]약 10TW의 누적 용량을 제공할 것으로 예상됩니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ Peter Capper (1994). Properties of Narrow Gap Cadmium-Based Compounds. IET. pp. 39–. ISBN 978-0-85296-880-2. Retrieved 1 June 2012.
  2. ^ "Nomination of Cadmium Telluride to the National Toxicology Program" (PDF). United States Department of Health and Human Services. Retrieved 11 April 2003.
  3. ^ a b c NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards. "#0087". National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH).
  4. ^ a b "Photovoltaics report" (PDF). Archived from the original (PDF) on 2012-11-05.
  5. ^ "Introduction". Chalcogenide Photovoltaics. 2011. pp. 1–8. doi:10.1002/9783527633708.ch1. ISBN 9783527633708.
  6. ^ "Cadmium Telluride".
  7. ^ P. Capper (1994). Properties of Narrow-Gap Cadmium-Based Compounds. London, UK: INSPEC, IEE. ISBN 978-0-85296-880-2.
  8. ^ Veale, M. C.; Kalliopuska, J.; Pohjonen, H.; Andersson, H.; Nenonen, S.; Seller, P.; Wilson, M. D. (2012). "Characterization of M-π-n CdTe pixel detectors coupled to HEXITEC readout chip". Journal of Instrumentation. 7 (1): C01035. Bibcode:2012JInst...7C1035V. doi:10.1088/1748-0221/7/01/C01035.
  9. ^ Palmer, D W (March 2008). "Properties of II-VI Compound Semiconductors". Semiconductors-Information.
  10. ^ G. Fonthal et al. (2000). "Temperature dependence of the band gap energy of crystalline CdTe". J. Phys. Chem. Solids. 61 (4): 579–583. Bibcode:2000JPCS...61..579F. doi:10.1016/s0022-3697(99)00254-1.{{cite journal}}: CS1 maint: 작성자 파라미터 사용(링크)
  11. ^ 용해도는 0.1mg/l 미만으로 불용성 분류에 해당한다. 참조, "ECHA 물질 등록"[1] 아카이브에 2013-12-13 보관. 오늘
  12. ^ "Cadmium Telluride". Archived from the original on 2013-12-13. Retrieved 2013-12-13.
  13. ^ S. Kaczmar (2011). "Evaluating the read-across approach on CdTe toxicity for CdTe photovoltaics" (PDF).[영구 데드링크]
  14. ^ "Scientific Comment of Fraunhofer to Life Cycle Assessement [sic] of CdTe Photovoltaics". Fraunhofer Center for Silicon Photovoltaics CSP. Archived from the original on 2013-12-13.
  15. ^ V. Fthenakis and K. Zweibel (2003). "CdTe PV: Real and Perceived EHS Risks" (PDF). National Renewable Energy Laboratory.{{cite web}}: CS1 maint: 작성자 파라미터 사용(링크)
  16. ^ "Nomination of Cadmium Telluride to the National Toxicology Program" (PDF). United States Department of Health and Human Services. 2003-04-11. {{cite journal}}:Cite 저널 요구 사항 journal=(도움말)
  17. ^ Fthenakis, V. M. (2004). "Life Cycle Impact Analysis of Cadmium in CdTe PV Production". Renewable & Sustainable Energy Reviews. 8 (4): 303–334. doi:10.1016/j.rser.2003.12.001.<!-https://zenodo.org/record/1259335-->
  18. ^ Dr. Y. Matsuno and Dr. Hiroki Hondo (2012). "Scientific Review on the Environmental and Health Safety (EHS) aspects of CdTe photovoltaic (PV) systems over their entire life cycle" (PDF). Archived from the original (PDF) on 2013-12-13.{{cite web}}: CS1 maint: 작성자 파라미터 사용(링크)
  19. ^ V. Fthenakis and K. Zweibel (2003). "CdTe PV: Real and Perceived EHS Risks" (PDF). National Renewable Energy Laboratory.{{cite web}}: CS1 maint: 작성자 파라미터 사용(링크)
  20. ^ "Cadmium telluride - Brief Profile - ECHA". European Chemicals Agency. 2020.
  21. ^ M. Marwede and A. Reller (2012). "Future recycling flows of tellurium from cadmium telluride photovoltaic waste" (PDF). Resources, Conservation and Recycling. 69: 35–49. doi:10.1016/j.resconrec.2012.09.003.{{cite journal}}: CS1 maint: 작성자 파라미터 사용(링크)
  22. ^ Fthenakis, V.M. (2012). "Sustainability metrics for extending thin-film photovoltaics to terawatt levels". MRS Bulletin. 37 (4): 425–430. doi:10.1557/mrs.2012.50.

외부 링크