テルル化カドミウム
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| 名前 | |
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| その他の名前 イルトラン-6 | |
| 識別子 | |
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3Dモデル（JSmol） |
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| ケムスパイダー |
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| ECHA 情報カード | 100.013.773 |
| EC番号 |
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PubChem CID | |
| RTECS番号 |
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| ユニイ | |
CompToxダッシュボード（EPA） | |
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| プロパティ | |
| カドミウムテルル | |
| モル質量 | 240.01 g/モル |
| 密度 | 5.85 g·cm −3 [ 1 ] |
| 融点 | 1,041 °C (1,906 °F; 1,314 K) [ 2 ] |
| 沸点 | 1,050 °C (1,920 °F; 1,320 K) |
| 不溶性 | |
| 他の溶媒への 溶解性 | 不溶性 |
| バンドギャップ | 1.5 eV（@300 K、直接） |
| 熱伝導率 | 293 Kで 6.2 W·m/m 2 ·K |
屈折率（nD ） | 2.67（@10μm） |
| 構造 | |
| 閃亜鉛鉱 | |
| F 4 3m | |
a = 0.648 nm | |
| 熱化学 | |
熱容量（℃） | 293 Kで210 J/kg·K |
| 危険 | |
| GHSラベル： | |
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| 警告 | |
| H302、H312、H332、H410、H411 | |
| P261、P264、P270、P271、P273、P280、P301+P312、P302+P352、P304+P312、P304+P340、P312、P322、P330、P363、P391、P501 | |
| NIOSH（米国健康曝露限界）： | |
PEL（許可） | [1910.1027] TWA 0.005 mg/m 3（Cdとして）[ 3 ] |
REL（推奨） | カルシウム[ 3 ] |
IDLH（差し迫った危険） | Ca [9 mg/m 3 (Cdとして)] [ 3 ] |
| 関連化合物 | |
その他の陰イオン | 酸化カドミウム、硫化カドミウム、セレン化カドミウム |
その他の陽イオン | テルル化亜鉛 テルル化水銀 |
特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）における材料のものです。 | |
テルル化カドミウム（CdTe）は、カドミウムとテルルから形成される安定した結晶化合物です。主にテルル化カドミウム太陽光発電や赤外線光学窓の半導体材料として使用されます。通常、CdTeは硫化カドミウムと挟まれてp-n接合型太陽光発電セルを形成します。
アプリケーション
CdTeは薄膜太陽電池の製造に使用されており、2011年に設置された太陽電池全体の約8%を占めています。[ 4 ] CdTeは最も低コストの太陽電池の一種ですが、[ 5 ]総設置コストの比較は設置規模など多くの要因に依存し、年々急速に変化しています。CdTe太陽電池市場はファーストソーラーが独占しています。2011年には約2GW pのCdTe太陽電池が生産されました。[ 4 ]詳細と議論については、カドミウムテルル化物太陽光発電を参照してください。
CdTeは水銀と合金化することで、多用途の赤外線検出器材料（HgCdTe ）を作ることができます。CdTeに少量の亜鉛を合金化すると、優れた固体X線およびガンマ線検出器（CdZnTe）になります。
CdTeは光学窓やレンズ用の赤外線光学材料として使われており、広い温度範囲にわたって優れた性能を発揮することが証明されています。[ 6 ] IR用途のCdTeの初期の形態はIrtran-6という商標名で販売されていましたが、これは廃止されています。
CdTeは電気光学変調器にも応用されています。II -VI族化合物結晶の中で、線形電気光学効果の電気光学係数が最も大きい（r 41 =r 52 =r 63 =6.8×10 −12 m/V）。
塩素をドープした CdTeは、X 線、ガンマ線、ベータ粒子、アルファ粒子の放射線検出器として使用されます。CdTe は室温で動作するため、原子核分光法のさまざまな用途に小型の検出器を構築できます。[ 7 ] CdTe が高性能ガンマ線および X 線検出器の実現に優れているのは、原子番号が高く、バンドギャップが大きく、電子移動度が約 1100 cm 2 /V·s と高いことが理由です。これにより、固有 μτ (移動度寿命) 積が高くなり、電荷収集率が高くなり、スペクトル分解能に優れています。[ 8 ]正孔の電荷輸送特性が約 100 cm 2 /V·s と低いため、高分解能分光法を実現するためにシングル キャリア センシング検出器の形状が使用されています。これには、共面グリッド、フリッシュ カラー検出器、小型ピクセル検出器などがあります。
物理的特性
光学的および電子的特性
バルクCdTeは、そのバンドギャップエネルギー（300 Kで1.5 eV、[ 10 ]約830 nmの赤外線波長に相当）付近から20 μmを超える波長まで赤外線に対して透明であり、それに応じてCdTeは790 nmで蛍光を発する。CdTe結晶のサイズが数ナノメートル以下に縮小され、CdTe量子ドットになると、蛍光ピークは可視光域から紫外線域へとシフトする。
化学的性質
CdTeは水に不溶性である。 [ 11 ] CdTeの融点は1,041℃（1,906℉）と高く、蒸発は1,050℃（1,920℉）から始まる。[ 12 ] CdTeの蒸気圧は室温ではゼロである。CdTeは、その高い融点と不溶性のため、親化合物であるカドミウムやテルル、そして他のほとんどのCd化合物よりも安定している。[ 13 ]
テルル化カドミウムは粉末または結晶の形で市販されています。ナノ結晶に加工することも可能です。
毒性評価
CdTe化合物は、カドミウムとテルルという2つの元素を別々に摂取した場合とは異なる性質を持っています。CdTeは急性吸入毒性、経口毒性、水生毒性が低く、エームズ変異原性試験では陰性でした。これらの結果が欧州化学物質庁（ECHA）に通知されたことを受けて、CdTeは経口摂取した場合も皮膚接触した場合も有害とは分類されなくなり、水生生物に対する毒性分類も引き下げられました。[ 14 ]製造工程で使用されるCdTeは、適切かつ安全に回収・封入されれば無害化される可能性があります。現在のCdTeモジュールは、埋立地に廃棄された製品の長期浸出の可能性を評価するために設計された米国環境保護庁（EPA）の毒性特性浸出試験（TCLP）に合格しています。[ 15 ]
2003年に米国国立衛生研究所[ 2 ]が公開した文書には、次のような記載がある。
ブルックヘブン国立研究所（BNL）と米国エネルギー省（DOE）は、テルル化カドミウム（CdTe）を国家毒性プログラム（NTP）への登録対象物質として推薦しています。この推薦は、国立再生可能エネルギー研究所（NREL）とファーストソーラー社によって強く支持されています。この物質は、広範囲にわたるヒューマンインターフェースを伴う太陽光発電への幅広い応用が期待されています。したがって、CdTeへの長期曝露の影響に関する決定的な毒性学的研究は不可欠であると考えています。
REACH 登録において企業が欧州化学物質庁 (ECHA) に提供した分類によれば、この物質は依然として水生生物に有害であり、長期的な影響を及ぼします。
さらに、企業がECHAに通知した分類では、水生生物に対して非常に有毒で長期的影響がある、水生生物に対して非常に有毒、吸入または飲み込むと有害、皮膚に接触すると有害と分類されている。[ 16 ]
可用性
現時点では、原材料であるカドミウムとテルルの価格は、CdTe太陽電池やその他のCdTeデバイスのコストに占める割合はごくわずかです。しかし、テルルは比較的希少な元素です（地殻中の含有量は1～5ppb。元素の存在比（データページ）を参照）。材料効率の向上とPVリサイクルシステムの拡大により、CdTe PV業界は2038年までに使用済みモジュールのリサイクルから得られるテルルに完全に依存できる可能性があります。[ 17 ]別の研究では、CdTe PVリサイクルによってテルルの重要な二次資源が追加され、材料利用率の向上と相まって、2050年までに約2TW、今世紀末までに10TWの累積容量が可能になると示されています。[ 18 ]
参照
参考文献
- ^ Peter Capper (1994).狭ギャップカドミウム系化合物の特性. IET. pp. 39–. ISBN 978-0-85296-880-2. 2012年6月1日閲覧。
- ^ a bテルル化カドミウムの国家毒性プログラムへの推薦(PDF) (報告書). 米国保健福祉省. 2003年4月11日.オリジナル(PDF)から2015年9月8日時点のアーカイブ。
- ^ a b c NIOSH化学物質ハザードポケットガイド。「#0087」。米国国立労働安全衛生研究所（NIOSH）。
- ^ a b「太陽光発電レポート」(PDF) 。2012年11月5日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。
- ^「序論」.カルコゲニド太陽光発電. 2011年. pp. 1– 8. doi : 10.1002/9783527633708.ch1 . ISBN 978-3-527-63370-8。
- ^ 「テルル化カドミウム」。
- ^ P. Capper (1994).狭ギャップカドミウム系化合物の特性. ロンドン, イギリス: INSPEC, IEE. ISBN 978-0-85296-880-2。
- ^ Veale, MC; Kalliopuska, J.; Pohjonen, H.; Andersson, H.; Nenonen, S.; Seller, P.; Wilson, MD (2012). 「HEXITEC読み出しチップに結合されたM-π-n CdTeピクセル検出器の特性評価」 . Journal of Instrumentation . 7 (1) C01035. Bibcode : 2012JInst...7C1035V . doi : 10.1088/1748-0221/7/01/C01035 .
- ^ Palmer, DW (2008年3月). 「II-VI族化合物半導体の特性」 . Semiconductors-Information.
- ^ Fonthal, G.; et al. (2000). 「結晶性CdTeのバンドギャップエネルギーの温度依存性」. J. Phys. Chem. Solids . 61 (4): 579– 583. Bibcode : 2000JPCS...61..579F . doi : 10.1016/s0022-3697(99)00254-1 .
- ^溶解度は0.1mg/L未満で不溶性に分類されます。参考文献：「ECHA物質登録」 [1] 2013年12月13日アーカイブarchive.today
- ^ 「テルル化カドミウム」 。 2013年12月13日時点のオリジナルよりアーカイブ。2013年12月13日閲覧。
- ^ S. Kaczmar (2011). 「CdTe太陽光発電におけるCdTe毒性に関するリードアクロスアプローチの評価」(PDF) . FTPサーバー( FTP ).（ドキュメントを表示するには、ヘルプ:FTPを参照してください）
- ^ 「 CdTe太陽光発電のライフサイクルアセスメントに関するフラウンホーファーの科学的コメント」フラウンホーファーシリコン太陽光発電センター（CSP）。 2013年12月13日時点のオリジナルよりアーカイブ。
- ^ V. Fthenakis; K. Zweibel (2003). 「CdTe太陽光発電：実際のEHSリスクと認識されているEHSリスク」（PDF） . 国立再生可能エネルギー研究所.
- ^ 「テルル化カドミウム - 概要 - ECHA」欧州化学物質庁。2020年。
- ^ M. Marwede; A. Reller (2012). 「テルル化カドミウム太陽光発電廃棄物からのテルルの将来的なリサイクルフロー」(PDF) .資源・保全・リサイクル. 69 : 35–49 . doi : 10.1016/j.resconrec.2012.09.003 .
- ^ Fthenakis, VM (2012). 「薄膜太陽光発電をテラワットレベルまで拡張するための持続可能性指標」 MRS速報. 37 (4): 425– 430. doi : 10.1557/mrs.2012.50 .
外部リンク
