Tellurure de cadmium - Définition

Propriétés physiques

Le CdTe présente plusieurs propriétés industriellement intéressantes :

• sa constante de réseau est de 0,648 nm à 300 K ; cette constante (souvent notée a) décrit la distance entre atomes dans les réseaux cristallins. C'est un indicateur de compatibilité structurelle entre différents matériaux.
• son module de Young est de 52 GPa,, ce qui signifie qu’il présente une bonne élasticité par rapport au silicium notamment.
• son coefficient de Poisson est de 0,41 ; c’est le coefficient qui caractérise la contraction de la matière perpendiculairement à la direction de l'effort appliqué.

Propriétés thermiques

• Sa conductivité thermique, qui représente la quantité de chaleur transférée par unité de surface et par une unité de temps sous un gradient de température de 1 degré celcius par mètre, est de 6,2 W•m^-1•K^-1 à 293 K.;
• sa capacité thermique est de 210 J / kg • K à 293 K.
• son coefficient de dilatation thermique (qui décrit sa possibilité d'absorber ou de restituer de l'énergie par échange thermique au cours d'une transformation pendant laquelle sa température varie) est de 5,9×10^-6/K à 293 K.

Propriétés opto-électroniques

Fluorescence des spectres d’échantillons colloïdaux de CdTe de différentes tailles (augmentation d'environ à 20 nm de gauche à droite). Le décalage vers le rouge de la fluorescence est dû au puits de potentiel.

Le CdTe est transparent à certaines longueurs d’onde (dans l’infrarouge ) et devient fluorescent à 790 nm de longueur d’onde. Si la taille des cristaux de CdTe est réduite à quelques nanomètres (ou moins), ses propriétés de boîte quantique, les pics de fluorescence passent dans le domaine du visible à l'ultraviolet.

Le CdTe et la production de cellules photovoltaïques

Panneau photovoltaïque en tellurure de cadmium (© NREL).

Depuis quelques années, pour produire un panneau photovoltaïque, un nombre croissant d'entreprises recourent au tellurure de cadmium en tant que composé semi-conducteur, à la place du silicium.
C'est en effet un produit très stable. Il accroit le rendement des panneaux, tout en diminuant leur coût, grâce à une meilleure capacité d'absorption de la lumière (maintien d’une bonne performance en cas de faible luminosité, le matin et en soirée notamment) et à un coefficient thermique.

Une couche d'absorption en tellurure de cadmium est ainsi placée sur un support de verre puis couverte par une autre plaque de verre qui scelle hermétiquement le panneau.
Les modes de production et d'utilisation du CdTe ont permis de réduire l'empreinte carbone des technologies de production de cellules et panneaux photovoltaïques. Dans le domaine des panneaux photovoltaïques, c'est la technique qui a l'empreinte carbone la plus basse pour le cycle de vie. Ce produit, en tant que dérivé du cadmium, est toxique.
En cas d'incendie et de fusion des panneaux, grâce au fait que le film de tellurure de cadmium est placé entre deux couches de verre, grâce à une pression de vapeur très basse, et grâce à des points d'ébullition et de fusion élevés, les molécules toxiques risquent peu de contaminer l'environnement, et restent piégées dans la matrice de verre fondu, mais le tellurure de cadmium, en raison d'une toxicité intrinsèque nécessite néanmoins - en amont et aval de la filière - d'être produit, utilisé et recyclé avec précaution.

Il est récupérable et recyclable, les fières de récupération et recyclage apparaissent dans les années 2000, avec par exemple celle de First Solar annonçait dès 2008 recycler 90 % (en masse) des déchets de fabrication des modules, mais aussi des modules retournés (sous garantie ou en fin de vie), ceci via un programme complet et pré-financé