Por que Ohio lidera em telureto de cádmio solar

Uma tecnologia de energia solar outrora inovadora com raízes em Ohio está tendo um momento ao sol, junto com dois fabricantes da área de Toledo.

Os cientistas haviam experimentado painéis solares de telureto de cádmio em laboratório desde a década de 1950, mas a tecnologia foi comercializada apenas duas décadas atrás, após um importante trabalho de base de dois empresários de Ohio que fundaram o que acabaria se tornando o First Solar.

Depois de anos lutando por um nicho ao lado de células solares de silício cristalino mais baratas e eficientes, o telureto de cádmio recentemente fechou a lacuna no custo e na produção de energia. Os painéis de telureto de cádmio detêm a maior participação no mercado mundial entre as tecnologias solares de película fina, que usam camadas muito finas de material semicondutor, em comparação com o silício cristalino rígido mais espesso.

Além dos avanços tecnológicos, o setor está prestes a se beneficiar da política da cadeia de suprimentos em andamento e da nova legislação federal sobre mudanças climáticas que incentiva a fabricação doméstica.

Essas tendências estão alimentando um boom de fabricação solar em Ohio, onde, apesar das políticas estaduais e locais hostis contra fazendas solares, dois fabricantes de telureto de cádmio anunciaram grandes expansões que prometem adicionar centenas de empregos nos próximos anos.

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A First Solar planeja abrir sua terceira fábrica em Ohio ainda este ano em Lake Township. Essa usina de 3,3 gigawatts será seguida por uma instalação de pesquisa e desenvolvimento de 1,3 milhão de pés quadrados em Perrysburg, com inauguração prevista para o ano que vem. Os planos prevêem a abertura de uma quarta fábrica nos EUA no Alabama em 2025, elevando a capacidade total de produção da empresa nos EUA para cerca de 10 GW.

Enquanto isso, a Toledo Solar, cujos painéis vão principalmente para usuários comerciais e residenciais, está triplicando sua capacidade de produção de 100 para 300 megawatts este ano. Embora a empresa seja muito menor do que a First Solar, que tem como alvo o mercado de serviços públicos, "isso é muito importante para nós", disse o CEO Aaron Bates.

"A área de Toledo, com seus laços profundos com a indústria do vidro, foi uma incubadora natural nos primeiros anos de nossos negócios", disse Kuntal Kumar Verma, diretor de fabricação da First Solar. Mais de 20 anos depois, o noroeste de Ohio "é o lar de um conjunto de conhecimentos de fabricação solar de película fina que talvez não tenha paralelo em qualquer lugar do mundo".

A história da origem do setor solar de telureto de cádmio em Ohio começa com dois super-heróis da indústria do vidro.

Harold McMaster cresceu como um garoto de fazenda no noroeste de Ohio, e Norman Nitschke passou sua infância em East Toledo. Os dois foram pioneiros na fabricação e uso de vidro temperado - o material usado para pára-brisas de carros para que não se quebre em cacos irregulares. Eles se tornaram co-fundadores de várias empresas, incluindo a Glasstech.

McMaster e Nitschke então começaram a trabalhar com energia solar através da Glasstech Solar. Esse trabalho levou à Solar Cells, Inc. Sob a liderança de McMaster, a empresa desenvolveu o processo básico de deposição de vapor para suas células solares de telureto de cádmio em 1997.

O processo usa gás quente para cristalizar uma camada de telureto de cádmio cuja espessura é de aproximadamente 3% de um fio de cabelo humano. Essa camada, vidro e outros materiais compõem o "sanduíche" do painel solar. A produção leva menos tempo do que os painéis de silício cristalino, que representam a maioria dos painéis solares usados ​​no mundo.

Após a venda do controle acionário da empresa para uma empresa de investimentos com sede no Arizona, a Solar Cells, Inc. tornou-se a First Solar em 1999 e abriu sua primeira fábrica em Perrysburg.

No entanto, levou anos até que a eficiência das células melhorasse o suficiente para se tornar competitiva. Em 2016, a First Solar alcançou uma eficiência de conversão de energia de 22% no laboratório. Um estudo de 2019 de cientistas da empresa e pesquisas do Laboratório Nacional de Energia Renovável aprimorou esse trabalho, reduzindo o risco de instabilidades que poderiam diminuir a eficiência.