कैडमियम टेल्यराइड (सीडीटीई) कैडमियम और टेल्यूरियम से बने एक स्थिर क्रिस्टलीय यौगिक है। इसका मुख्य रूप से कैडमियम टेल्यराइड फोटोवोल्टिक्स और एक इन्फ्रारेड ऑप्टिकल विंडो में अर्धचालक सामग्री के रूप में उपयोग किया जाता है। यह आमतौर पर एक पीएन जंक्शन सौर पीवी सेल बनाने के लिए कैडमियम सल्फाइड के साथ सैंडविच होता है। आमतौर पर, सीडीटीई पीवी कोशिकाएं एक निप संरचना का उपयोग करती हैं।
| गुण | |
|---|---|
| रासायनिक सूत्र | सीडी ते |
| अणु भार | 240.01 ग्राम / एमओएल |
| घनत्व | 5.85 जी · सेमी -3 |
| गलनांक | 1,041 डिग्री सेल्सियस (1,906 डिग्री फारेनहाइट; 1,314 के) |
| क्वथनांक | 1,050 डिग्री सेल्सियस (1,920 डिग्री फारेनहाइट; 1,320 के) |
| पानी में घुलनशीलता | अघुलनशील |
| अन्य सॉल्वैंट्स में घुलनशीलता | अघुलनशील |
| ऊर्जा अंतराल | 1.5 ईवी (@ 300 के, प्रत्यक्ष) |
| ऊष्मीय चालकता | 6.2 डब्ल्यूएम / एम 2 · के 2 9 3 के |
| अपवर्तक सूचकांक ( एन डी ) | 2.67 (@ 10 माइक्रोन) |
| संरचना | |
| क्रिस्टल की संरचना | जिंक ब्लेंड |
| अंतरिक्ष समूह | एफ 4 3 मीटर |
| लैटिस कॉन्सटेंट | ए = 648 बजे |
| ऊष्मारसायन | |
| हीट क्षमता ( सी ) | 210 जे / किग्रा · के 2 9 3 के |
| खतरों | |
| ईयू वर्गीकरण (डीएसडी) (पुराना) | हानिकारक ( एक्सएन ) पर्यावरण के लिए खतरनाक ( एन ) |
| आर-वाक्यांश (पुराना) | आर 20/21/22 , आर 50/53 |
| एस-वाक्यांश (पुराना) | (एस 2) , एस 60 , एस 61 |
| यूएस स्वास्थ्य जोखिम सीमा (एनआईओएसएच): | |
| PEL (अनुमत) | [1 9 10.1027] TWA 0.005 मिलीग्राम / एम 3 (सीडी के रूप में) |
| REL (अनुशंसित) | सीए |
| आईडीएलएच (तत्काल खतरा) | सीए [9 मिलीग्राम / एम 3 (सीडी के रूप में)] |
अनुप्रयोगों
सीडीटी का उपयोग पतली फिल्म सौर कोशिकाओं को बनाने के लिए किया जाता है, जो 2011 में स्थापित सभी सौर कोशिकाओं के लगभग 8% के लिए लेखांकन करते हैं। वे सबसे कम लागत वाले सौर सेल में से हैं, हालांकि कुल स्थापित लागत की तुलना स्थापना के आकार और कई अन्य कारकों पर निर्भर करती है , और साल-दर-साल तेजी से बदल गया है। सीडीटी सौर सेल बाजार का पहला सौर है। 2011 में, लगभग 2 जीडब्ल्यूपी सीडीटी सौर कोशिकाओं का उत्पादन किया गया था; अधिक जानकारी और चर्चा के लिए कैडमियम टेल्यराइड फोटोवोल्टिक्स देखें।
एक बहुमुखी इन्फ्रारेड डिटेक्टर सामग्री (एचजीसीडीटी) बनाने के लिए सीडीटी को पारा के साथ मिश्रित किया जा सकता है। जस्ता की थोड़ी मात्रा के साथ मिश्रित सीडीटी एक उत्कृष्ट ठोस-राज्य एक्स-रे और गामा किरण डिटेक्टर (सीडीजेएनटीई) बनाता है।
सीडीटी का उपयोग ऑप्टिकल विंडोज़ और लेंस के लिए इन्फ्रारेड ऑप्टिकल सामग्री के रूप में किया जाता है और यह तापमान की विस्तृत श्रृंखला में एक अच्छा प्रदर्शन प्रदान करने के लिए साबित होता है। आईआर उपयोग के लिए सीडीटी का प्रारंभिक रूप इरट्रान -6 के ट्रेडमार्क नाम के तहत विपणन किया गया था लेकिन यह अप्रचलित है।
सीडीटीई इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्यूलर के लिए भी लागू होता है। इसमें द्वितीय-छठी यौगिक क्रिस्टल (आर 41 = आर 52 = आर 63 = 6.8 × 10-12 मीटर / वी) के बीच रैखिक इलेक्ट्रो-ऑप्टिक प्रभाव का सबसे बड़ा इलेक्ट्रो-ऑप्टिक गुणांक है।
क्लोरीन के साथ doped सीडीटी एक्स-किरणों, गामा किरणों, बीटा कणों और अल्फा कणों के लिए एक विकिरण डिटेक्टर के रूप में प्रयोग किया जाता है। सीडीटी परमाणु स्पेक्ट्रोस्कोपी में विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों के लिए कॉम्पैक्ट डिटेक्टरों के निर्माण की अनुमति देने वाले कमरे के तापमान पर काम कर सकता है। उच्च प्रदर्शन गामा- और एक्स-रे डिटेक्टरों की प्राप्ति के लिए सीडीटी बेहतर बनाने वाले गुण उच्च परमाणु संख्या, बड़े बैंडगैप और उच्च इलेक्ट्रॉन गतिशीलता ~ 1100 सेमी 2 / वी • एस हैं, जिसके परिणामस्वरूप उच्च आंतरिक μτ (गतिशीलता-जीवनकाल) उत्पाद होता है और इसलिए चार्ज संग्रह और उत्कृष्ट वर्णक्रमीय संकल्प की उच्च डिग्री। छेद के खराब चार्ज परिवहन गुणों के कारण, ~ 100 सेमी 2 / वी • एस, सिंगल कैरियर-सेंसिंग डिटेक्टर ज्यामिति का उपयोग उच्च रिज़ॉल्यूशन स्पेक्ट्रोस्कोपी का उत्पादन करने के लिए किया जाता है; इनमें कॉपलानर ग्रिड, फ्रिश-कॉलर डिटेक्टर और छोटे पिक्सेल डिटेक्टर शामिल हैं।
भौतिक गुण
थर्मल विस्तार गुणांक: 5 9 × 10-6 / के 2 9 3 के पर
यंग का मॉड्यूलस: 52 जीपीए
पोइसन अनुपात: 0.41
ऑप्टिकल और इलेक्ट्रॉनिक गुण
इन्फ्रारेड में थोक सीडीटी पारदर्शी है, इसकी बैंड अंतराल ऊर्जा के करीब (300 ईवी पर 1.5 ईवी, जो लगभग 830 एनएम की इन्फ्रारेड तरंग दैर्ध्य से मेल खाती है) 20 माइक्रोन से अधिक तरंगदैर्ध्य तक; संगत रूप से, सीडीटी 790 एनएम पर फ्लोरोसेंट है। चूंकि सीडीटी क्रिस्टल के आकार को कुछ नैनोमीटर या उससे कम तक कम कर दिया जाता है, इस प्रकार उन्हें सीडीटी क्वांटम डॉट्स बनाते हैं, फ्लोरोसेंस शिखर परावर्तक में दिखाई देने वाली सीमा के माध्यम से बदल जाता है।
रासायनिक गुण
सीडीटी पानी में अघुलनशील है। 1050 डिग्री सेल्सियस से शुरू होने वाली वाष्पीकरण के साथ सीडीटी में 1041 डिग्री सेल्सियस का उच्च पिघलने वाला बिंदु होता है। परिवेश के तापमान पर सीडीटी के शून्य का वाष्प दबाव होता है। इसके उच्च पिघलने बिंदु और अस्थिरता के कारण सीडीटी अपने मूल यौगिकों कैडमियम और टेल्यूरियम और अधिकांश अन्य सीडी यौगिकों की तुलना में अधिक स्थिर है।
कैडमियम टेल्यराइड व्यावसायिक रूप से पाउडर, या क्रिस्टल के रूप में उपलब्ध है। इसे नैनोक्रिस्टल में बनाया जा सकता है।
विषाक्त विज्ञान मूल्यांकन
यौगिक सीडीटी के अलग-अलग तत्वों, कैडमियम और टेल्यूरियम की तुलना में अलग-अलग गुण होते हैं। विषाक्तता के अध्ययन से पता चलता है कि सीडीटी मौलिक कैडमियम से कम जहरीला है। सीडीटी में कम तीव्र श्वास, मौखिक, और जलीय विषाक्तता है, और यह एम्स म्यूटेजेनिकिस परीक्षण में नकारात्मक है। यूरोपीय रसायन एजेंसी (ईसीएचए) को इन परिणामों की अधिसूचना के आधार पर, सीडीटी को त्वचा के संपर्क में निगलना और न ही हानिकारक होने पर हानिकारक के रूप में वर्गीकृत नहीं किया गया है, और जलीय जीवन में विषाक्तता वर्गीकरण कम कर दिया गया है। एक बार ठीक से और सुरक्षित रूप से कब्जा कर लिया गया और encapsulated, विनिर्माण प्रक्रियाओं में इस्तेमाल सीडीटी हानिरहित प्रदान किया जा सकता है। वर्तमान सीडीटी मॉड्यूल यूएस ईपीए की विषाक्तता विशेषता लीचिंग प्रक्रिया (टीसीएलपी) परीक्षा पास करते हैं, जो लैंडफिल में निपटाए गए उत्पादों की लंबी अवधि के लीचिंग की संभावना का आकलन करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।
2003 के अमेरिकी राष्ट्रीय स्वास्थ्य संस्थान द्वारा होस्ट किए गए एक दस्तावेज़ में खुलासा किया गया है कि:
ब्रूकहेवन नेशनल लेबोरेटरी (बीएनएल) और यूएस डिपार्टमेंट ऑफ एनर्जी (डीओई) नेशनल टॉक्सिकोलॉजी प्रोग्राम (एनटीपी) में शामिल करने के लिए कैडमियम टेलुराइड (सीडीटीई) नामांकित कर रहे हैं। यह नामांकन राष्ट्रीय अक्षय ऊर्जा प्रयोगशाला (एनआरईएल) और प्रथम सौर इंक द्वारा दृढ़ता से समर्थित है। सामग्री में फोटोवोल्टिक ऊर्जा उत्पादन में व्यापक अनुप्रयोगों की संभावना है जिसमें व्यापक मानव इंटरफेस शामिल होंगे। इसलिए, हम मानते हैं कि सीडीटी के दीर्घकालिक एक्सपोजर के प्रभावों का एक निश्चित जहरीला अध्ययन एक आवश्यकता है।
अमेरिकी ऊर्जा विभाग के ब्रूकहेवन नेशनल लेबोरेटरी के शोधकर्ताओं ने पाया है कि सीडीटीई पीवी मॉड्यूल का बड़े पैमाने पर उपयोग स्वास्थ्य और पर्यावरण के लिए कोई जोखिम नहीं पेश करता है, और उनके उपयोगी जीवन के अंत में मॉड्यूल रीसाइक्लिंग पूरी तरह से किसी भी पर्यावरणीय चिंताओं को हल करता है। अपने ऑपरेशन के दौरान, ये मॉड्यूल किसी भी प्रदूषक का उत्पादन नहीं करते हैं, और इसके अलावा, जीवाश्म ईंधन को विस्थापित करके, वे महान पर्यावरणीय लाभ प्रदान करते हैं। सीडीटीई पीवी मॉड्यूल जो कच्चे माल के रूप में कैडमियम का उपयोग करते हैं, सीडी के अन्य सभी मौजूदा उपयोगों की तुलना में अधिक पर्यावरण अनुकूल होते हैं। सीडीटीई पीवी निकट भविष्य में कैडमियम की संभावित oversupply के लिए एक टिकाऊ समाधान प्रदान करता है। कैडमियम जस्ता रिफाइनिंग के अपशिष्ट उत्पाद के रूप में उत्पन्न होता है और स्टील उत्पादों की मांग के कारण पीवी में इसके उपयोग के बावजूद पर्याप्त मात्रा में उत्पन्न होता है।
उपलब्धता
वर्तमान समय में, कच्चे माल की कीमत कैडमियम और टेल्यूरियम सीडीटी सौर कोशिकाओं और अन्य सीडीटी उपकरणों की लागत का नगण्य अनुपात है। हालांकि, टेल्यूरियम एक अपेक्षाकृत दुर्लभ तत्व है (पृथ्वी की परत में प्रति अरब 1-5 भागों; तत्वों की प्रचुरता (डेटा पेज) देखें)। बेहतर सामग्री दक्षता और पीवी रीसाइक्लिंग सिस्टम में वृद्धि के माध्यम से, सीडीटीई पीवी उद्योग में 2038 तक पुनर्नवीनीकरण के अंत-जीवन मॉड्यूल से टेल्यूरियम पर भरोसा करने की क्षमता है। अधिक जानकारी के लिए कैडमियम टेल्यराइड फोटोवोल्टिक्स देखें। एक और अध्ययन से पता चलता है कि सीडीटीई पीवी रीसाइक्लिंग में टी का एक महत्वपूर्ण माध्यमिक संसाधन जोड़ा जाएगा, जो बेहतर सामग्री उपयोग के संयोजन के साथ, सदी के अंत तक 2050 तक 2 TW की संचयी क्षमता और 10 TW की संचयी क्षमता को सक्षम करेगा।