Теллурид кадмия - Cadmium telluride

Теллурид кадмия
Сфалерит-элементарная-ячейка-глубина-затухание-3D-шары.png
Теллурид кадмия
Имена
Другие имена
Иртран-6
Идентификаторы
3D модель ( JSmol )
ChemSpider
ECHA InfoCard 100.013.773 Отредактируйте это в Викиданных
Номер ЕС
Номер RTECS
UNII
  • InChI = 1S / Cd.Te проверитьY
    Ключ: RPPBZEBXAAZZJH-UHFFFAOYSA-N проверитьY
  • InChI = 1 / Cd.Te / rCdTe / c1-2
    Ключ: RPPBZEBXAAZZJH-UEZHWRJLAD
  • мономер: [Cd] = [Te]
  • кристаллическая форма: [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
Характеристики
Cd Te
Молярная масса 240,01 г / моль
Плотность 5,85 г · см −3
Температура плавления 1041 ° С (1906 ° F, 1314 К)
Точка кипения 1050 ° С (1,920 ° F, 1320 К)
нерастворимый
Растворимость в других растворителях нерастворимый
Ширина запрещенной зоны 1,5 эВ (@ 300 К, прямое)
Теплопроводность 6,2 Вт · м / м 2 · K при 293 K
2,67 (@ 10 мкм)
Состав
Цинковая обманка
Ж 4 3 мес.
а  = 0,648 нм
Термохимия
210 Дж / кг · К при 293 К
Опасности
Пиктограммы GHS GHS07: ВредноGHS09: Опасность для окружающей среды
Сигнальное слово GHS Предупреждение
H302 , H312 , H332 , H400 , H410 , H411
Р261 , Р264 , Р270 , Р271 , Р273 , Р280 , Р301 + 312 , P302 + 352 , Р304 + 312 , Р304 + 340 , P312 , P322 , P330 , P363 , P391 , P501
NIOSH (пределы воздействия на здоровье в США):
PEL (Допустимо)
[1910.1027] TWA 0,005 мг / м 3 (как Cd)
REL (рекомендуется)
Ca
IDLH (Непосредственная опасность)
Ca [9 мг / м 3 (в виде Cd)]
Родственные соединения
Другие анионы
Оксид
кадмия Сульфид
кадмия Селенид кадмия
Другие катионы
Теллурид цинка Теллурид
ртути
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
проверитьY проверить  ( что есть   ?) проверитьY☒N
Ссылки на инфобоксы

Теллурид кадмия (CdTe) представляет собой стабильное кристаллическое соединение, образованное из кадмия и теллура . Он в основном используется в качестве полупроводникового материала в фотоэлектрических элементах с теллуридом кадмия и инфракрасном оптическом окне . Обычно он зажат с сульфидом кадмия, чтобы сформировать фотоэлектрический элемент с p-n-переходом . Обычно в фотоэлементах CdTe используется зажимная структура.

Приложения

CdTe используется для производства тонкопленочных солнечных элементов , на которые приходится около 8% всех солнечных элементов, установленных в 2011 году. Они относятся к наиболее дешевым типам солнечных элементов, хотя сравнение общей установленной стоимости зависит от размера установки и многих других факторов. , и быстро меняется из года в год. На рынке солнечных элементов CdTe доминирует First Solar . В 2011 году около 2 ГВт р были получены из солнечных батарей CdTe; Для получения более подробной информации и обсуждения см. Фотоэлектрические элементы с теллуридом кадмия .

CdTe может быть сплавлен с ртутью, чтобы сделать материал универсального инфракрасного детектора ( HgCdTe ). CdTe, легированный небольшим количеством цинка, является отличным твердотельным детектором рентгеновского и гамма-излучения ( CdZnTe ).

CdTe используется в качестве материала для оптики инфракрасного излучения для оптических окон и линз и доказал свою эффективность в широком диапазоне температур. Ранняя форма CdTe для ИК-использования продавалась под торговой маркой Irtran-6, но она устарела.

CdTe также применяется для электрооптических модуляторов . Он имеет наибольший электрооптический коэффициент линейного электрооптического эффекта среди кристаллов соединений II-VI (r 41 = r 52 = r 63 = 6,8 × 10 -12 м / В).

CdTe, легированный хлором , используется в качестве детектора излучения для рентгеновских лучей, гамма-лучей, бета-частиц и альфа-частиц . CdTe может работать при комнатной температуре, что позволяет создавать компактные детекторы для широкого спектра применений в ядерной спектроскопии. Свойства, которые делают CdTe превосходным для реализации высокоэффективных детекторов гамма- и рентгеновского излучения, включают высокий атомный номер, большую ширину запрещенной зоны и высокую подвижность электронов ~ 1100 см 2 / В · с, что приводит к высокому внутреннему μτ (подвижность-время жизни). продукт и, следовательно, высокая степень сбора заряда и отличное спектральное разрешение. Из-за плохих свойств переноса заряда дырок, ~ 100 см 2 / В · с, геометрия детектора, чувствительного к одному носителю, используется для получения спектроскопии с высоким разрешением; к ним относятся копланарные сетки, детекторы Фриша-воротника и маленькие пиксельные детекторы.

Физические свойства

Оптические и электронные свойства

Спектры флуоресценции коллоидных квантовых точек CdTe разного размера, увеличивающиеся примерно от 2 до 20 нм слева направо. Синий сдвиг флуоресценции обусловлен квантовым ограничением .

Объемный CdTe прозрачен в инфракрасном диапазоне от энергии, близкой к его ширине запрещенной зоны (1,5 эВ при 300 K, что соответствует длине волны инфракрасного излучения около 830 нм), до длин волн более 20 мкм; соответственно, CdTe флуоресцирует при 790 нм. Поскольку размер кристаллов CdTe уменьшается до нескольких нанометров или меньше, что делает их квантовыми точками CdTe , пик флуоресценции смещается через видимый диапазон в ультрафиолет.

Химические свойства

CdTe не растворяется в воде. CdTe имеет высокую температуру плавления 1041 ° C с началом испарения при 1050 ° C. CdTe имеет нулевое давление пара при температуре окружающей среды. CdTe более стабилен, чем его исходные соединения кадмий и теллур, а также большинство других соединений Cd из-за его высокой температуры плавления и нерастворимости.

Теллурид кадмия коммерчески доступен в виде порошка или кристаллов. Его можно превратить в нанокристаллы.

Оценка токсикологии

Соединение CdTe имеет другие качества, чем два элемента, кадмий и теллур, взятые по отдельности. CdTe имеет низкую острую токсичность при вдыхании, оральной и водной токсичности и отрицательный результат теста на мутагенность Эймса. На основании уведомления об этих результатах в Европейское химическое агентство (ECHA), CdTe больше не классифицируется как вредный при проглатывании или вредный при контакте с кожей, а классификация токсичности для водных организмов была снижена. После правильного и надежного захвата и инкапсуляции CdTe, используемый в производственных процессах, может стать безвредным. Текущие модули CdTe проходят испытание Агентства по охране окружающей среды США на определение характеристик выщелачивания (TCLP), предназначенное для оценки возможности длительного выщелачивания продуктов, выбрасываемых на свалки.

Документ, опубликованный Национальным институтом здравоохранения США за 2003 год, гласит, что:

Брукхейвенская национальная лаборатория (BNL) и Министерство энергетики США (DOE) номинируют теллурид кадмия (CdTe) для включения в Национальную программу токсикологии (NTP). Эта номинация полностью поддерживается Национальной лабораторией возобновляемых источников энергии (NREL) и First Solar Inc. Этот материал может найти широкое применение в производстве фотоэлектрической энергии, что потребует обширного взаимодействия с человеком. Следовательно, мы считаем, что окончательное токсикологическое исследование эффектов длительного воздействия CdTe является необходимостью.

Исследователи из Брукхейвенской национальной лаборатории Министерства энергетики США обнаружили, что широкомасштабное использование фотоэлектрических модулей CdTe не представляет никаких рисков для здоровья и окружающей среды, а переработка модулей по окончании их срока службы полностью решает любые экологические проблемы. Во время своей работы эти модули не производят никаких загрязняющих веществ, и, кроме того, за счет вытеснения ископаемого топлива они приносят большие экологические выгоды. Фотоэлектрические модули CdTe, которые используют кадмий в качестве сырья, кажутся более экологически безопасными, чем все другие текущие виды использования Cd. CdTe PV обеспечивает устойчивое решение проблемы потенциального переизбытка кадмия в ближайшем будущем. Кадмий образуется в качестве побочного продукта рафинирования цинка и образуется в значительных количествах независимо от его использования в фотоэлектрических системах из-за спроса на стальную продукцию.

Согласно классификации компаний Европейского химического агентства (ECHA) при регистрации REACH, он по-прежнему вреден для водных организмов с долгосрочными последствиями.

Кроме того, классификация, предоставленная компаниями для уведомлений ECHA, классифицирует его как очень токсичный для водных организмов с долгосрочными последствиями, очень токсичный для водных организмов, вредный при вдыхании или проглатывании и вредный при контакте с кожей.

Доступность

В настоящее время цена кадмия и теллура в сырье составляет ничтожно малую долю стоимости солнечных элементов на основе CdTe и других устройств на основе CdTe. Однако теллур - относительно редкий элемент (1–5 частей на миллиард в земной коре; см. Содержание элементов (страница данных) ). За счет повышения эффективности использования материалов и увеличения количества систем рециркуляции фотоэлектрических систем, фотоэлектрическая промышленность CdTe может полностью полагаться на теллур из переработанных модулей с истекшим сроком службы к 2038 году. Для получения дополнительной информации см. Фотоэлектрические элементы с теллуридом кадмия . Другое исследование показывает, что рециркуляция CdTe PV добавит значительный вторичный ресурс Te, который в сочетании с улучшенным использованием материалов обеспечит совокупную мощность около 2 ТВт к 2050 году и 10 ТВт к концу века.

Смотрите также

использованная литература

внешние ссылки