कैडमियम टेल्यूराइड

कैडमियम टेल्यूराइड (CdTe) कैडमियम और टेल्यूरियम से निर्मित एक स्थिर क्रिस्टलीय रासायनिक यौगिक है। यह मुख्य रूप से कैडमियम टेल्यूराइड फोटोवोल्टिक्स और अवरक्त  ऑप्टिकल विंडो में अर्धचालक सामग्री के रूप में उपयोग किया जाता है। पी-एन जंक्शन सौर PV सेल बनाने के लिए इसे सामान्यतः कैडमियम सल्फाइड के साथ सैंडविच किया जाता है।

अनुप्रयोग
कैडमियम टेल्यूराइड का उपयोग पतली फिल्म सौर कोशिकाओं को बनाने के लिए किया जाता है, जो 2011 में स्थापित सभी सौर कोशिकाओं का लगभग 8% हिस्सा है। वे सौर सेल के सबसे न्यूनतम लागत वाले प्रकारों में से हैं, यद्यपि कुल स्थापित लागत की सापेक्ष स्थापना के आकार और कई अन्य कारकों पर निर्भर करती है, और साल-दर-साल तीव्रता से परिवर्तित हुई है। 2011 में, कैडमियम टेल्यूराइडसौर कोशिकाओं के लगभग 2 GWp का उत्पादन किया गया था) | अधिक विवरण और चर्चा के लिए कैडमियम टेल्यूराइड फोटोवोल्टाइक्स देखें।

कैडमियम टेल्यूराइडको पारे के साथ मिला कर बहुमुखी इन्फ्रारेड डिटेक्टर सामग्री ((HgCdTe)) बनाया जा सकता है। जस्ता  की थोड़ी मात्रा के साथ मिश्रित कैडमियम टेल्यूराइडएक उत्कृष्ट ठोस अवस्था एक्स-रे और गामा रे डिटेक्टर (CdZnTe) बनाता है।

कैडमियम टेल्यूराइडका उपयोग ऑप्टिकल विंडो और लेंस के लिए एक इन्फ्रारेड ऑप्टिकल सामग्री के रूप में किया जाता है और यह तापमान की एक विस्तृत श्रृंखला में अच्छा प्रदर्शन प्रदान करने के लिए सिद्ध होता है। आईआर उपयोग के लिए कैडमियम टेल्यूराइडका प्रारंभिक रूप इरट्रान -6 के ट्रेडमार्क नाम के तहत विपणन किया गया था, परंतु यह अप्रचलित है।

कैडमियम टेल्यूराइडका उपयोग इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्यूलेटर के लिए भी किया जाता है। इसमें II-VI यौगिक क्रिस्टल (r41=r52=r63=6.8×10−12 m/V)  के मध्य रैखिक इलेक्ट्रो-ऑप्टिक प्रभाव का सबसे बड़ा इलेक्ट्रो-ऑप्टिक गुणांक है।

सीडीटी क्लोरीन के साथ डोप किया गया एक्स-रे, गामा किरणों, बीटा कणों और अल्फा कणों के लिए विकिरण डिटेक्टर के रूप में प्रयोग किया जाता है। कैडमियम टेल्यूराइडपरमाणु स्पेक्ट्रोस्कोपी में विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों के लिए कॉम्पैक्ट डिटेक्टरों के निर्माण की अनुमति देकर न्यूनतमरे के तापमान पर कार्य कर सकता है। उच्च प्रदर्शन गामा- और एक्स-रे डिटेक्टरों की प्राप्ति के लिए कैडमियम टेल्यूराइडको बेहतर बनाने वाले गुण उच्च परमाणु संख्या, बड़े बैंडगैप और उच्च इलेक्ट्रॉन गतिशीलता ~ 1100 सेमी2/V·s, हैं जिसके परिणामस्वरूप उच्च आंतरिक μτ (गतिशीलता-जीवनकाल) उत्पाद होता है और इसलिए उच्च स्तर का आवेश संग्रह और उत्कृष्ट वर्णक्रमीय विभेदन होता है। छिद्रों के खराब आवेश परिवहन गुणों के कारण, ~100 सेमी2/V·s, सिंगल-कैरियर-सेंसिंग डिटेक्टर जियोमेट्रीज़ का उपयोग उच्च रिज़ॉल्यूशन स्पेक्ट्रोस्कोपी का उत्पादन करने के लिए किया जाता है; इनमें समतलीय ग्रिड, फ्रिस्क-कॉलर डिटेक्टर और हेक्सिटेक डिटेक्टर सम्मिलित हैं।

भौतिक गुण

 * थर्मल विस्तार गुणांक: 5.9×10 -6/K 293 K पर
 * यंग मापांक: 52 जीपीए
 * प्वाइसन अनुपात: 0.41

ऑप्टिकल और इलेक्ट्रॉनिक गुण
बल्क कैडमियम टेल्यूराइडइन्फ्रारेड में पारदर्शि (ऑप्टिक्स) है, इसकी बैंड गैप उर्जा (300 K पर 1.5 eV) के करीब से, जो लगभग 830 एनएम के इन्फ्रारेड तरंग दैर्ध्य से मेल खाता है) 20 µm से अधिक तरंग दैर्ध्य के बाहर; तदनुसार, कैडमियम टेल्यूराइड790 एनएम पर प्रतिदीप्ति है। क्योंकी कैडमियम टेल्यूराइडक्रिस्टल का आकार कुछ नैनोमीटर या उससे न्यूनतम तक न्यूनतम हो जाता है, इस प्रकार उन्हें कैडमियम टेल्यूराइडक्वांटम डॉट्स बनाते हैं, प्रतिदीप्ति शिखर दृश्य सीमा के माध्यम से पराबैंगनी में स्थानांतरित हो जाता है।

रासायनिक गुण
कैडमियम टेल्यूराइडपानी में अघुलनशील है। कैडमियम टेल्यूराइडका उच्च गलनांक 1041 °C है और वाष्पीकरण 1050 °C से प्रारंभ होता है। कैडमियम टेल्यूराइडमें परिवेश के तापमान पर शून्य का वाष्प दबाव होता है। कैडमियम टेल्यूराइडअपने उच्च गलनांक और अघुलनशीलता के कारण अपने मूल यौगिकों कैडमियम और टेल्यूरियम और अधिकांश अन्य Cd यौगिकों की सापेक्ष में अधिक स्थिर है।

कैडमियम टेल्यूराइड व्यावसायिक रूप से पाउडर या क्रिस्टल के रूप में उपलब्ध है। इसे नैनोक्रिस्टल में बनाया जा सकता है।

विष विज्ञान मूल्यांकन
यौगिक कैडमियम टेल्यूराइडमें भिन्न-भिन्न लिए गए दो तत्वों, कैडमियम और टेल्यूरियम की सापेक्ष में भिन्न गुण हैं। कैडमियम टेल्यूराइडमें न्यूनतम तीव्र साँस लेना, मौखिक और जलीय विषाक्तता है, और एम्स उत्परिवर्तन परीक्षण में नकारात्मक है। यूरोपीय रसायन एजेंसी  (ईसीएचए) को इन परिणामों की अधिसूचना के आधार पर, कैडमियम टेल्यूराइडको अब हानिकारक के रूप में वर्गीकृत नहीं किया गया है, न ही त्वचा के संपर्क में हानिकारक है, और जलीय जीवन के लिए विषाक्तता का वर्गीकरण न्यूनतम कर दिया गया है। एक बार ठीक से और सुरक्षित रूप से कैप्चर और एनकैप्सुलेट करने के उपरांत, निर्माण प्रक्रियाओं में उपयोग किए जाने वाले कैडमियम टेल्यूराइडको हानिरहित बनाया जा सकता है। वर्तमान कैडमियम टेल्यूराइडमॉड्यूल यू.एस. ईपीए की विषाक्तता विशेषता लीचिंग प्रक्रिया (टीसीएलपी) परीक्षण पास करते हैं, जिसे लैंडफिल में निपटाए गए उत्पादों की दीर्घकालिक लीचिंग की क्षमता का आकलन करने के लिए प्रारूप तेयार किया गया है। (यौगिक कैडमियम टेल्यूराइडमें भिन्न-भिन्न लिए गए दो तत्वों, कैडमियम और टेल्यूरियम की सापेक्ष में भिन्न गुण हैं। सीडीटीई में न्यूनतम तीव्र साँस लेना, मौखिक और जलीय विषाक्तता है, और एम्स उत्परिवर्तन परीक्षण में नकारात्मक है। यूरोपियन केमिकल्स एजेंसी (ईसीएचए) को इन परिणामों की अधिसूचना के आधार पर, सीडीटीई को अब निगले जाने पर हानिकारक के रूप में वर्गीकृत नहीं किया गया है और न ही त्वचा के संपर्क में हानिकारक है, और जलीय जीवन के लिए विषाक्तता वर्गीकरण को न्यूनतम कर दिया गया है। [14] एक बार ठीक से और सुरक्षित रूप से कैप्चर और एनकैप्सुलेट करने के बाद, निर्माण प्रक्रियाओं में उपयोग किए जाने वाले कैडमियम टेल्यूराइडको हानिरहित बनाया जा सकता है। विद्यमान सीडीटीई मॉड्यूल यू.एस. ईपीए की टॉक्सिसिटी कैरेक्टरिस्टिक लीचिंग प्रोसीजर (टीसीएलपी) टेस्ट पास करते हैं, जिसे लैंडफिल में निपटाए गए उत्पादों की दीर्घकालिक लीचिंग की क्षमता का आकलन करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। [15])

यूएस नेशनल इंस्टीट्यूट ऑफ हेल्थ द्वारा होस्ट किया गया एक दस्तावेज़ दिनांक 2003 से पता चलता है कि

ब्रुकहैवन राष्ट्रीय प्रयोगशाला (बीएनएल) और अमेरिकी ऊर्जा विभाग (डीओई) राष्ट्रीय विष विज्ञान कार्यक्रम (NTP) में सम्मिलित करने के लिए कैडमियम टेलुराइड को नामांकित कर रहे हैं। यह नामांकन राष्ट्रीय नवीकरणीय ऊर्जा प्रयोगशाला (एनआरईएल) और फर्स्ट सोलर इंक द्वारा दृढ़ता से समर्थित है। सामग्री में फोटोवोल्टिक ऊर्जा उत्पादन में व्यापक अनुप्रयोगों की क्षमता है जिसमें व्यापक मानव इंटरफेस सम्मिलित होंगे। इसलिए, हम मानते हैं कि कैडमियम टेल्यूराइडके दीर्घकालिक जोखिम के प्रभावों का एक निश्चित विषाक्त अध्ययन एक आवश्यकता है।

अमेरिकी ऊर्जा विभाग के ब्रुकहेवन नेशनल लेबोरेटरी के शोधकर्ताओं ने पाया है कि कैडमियम टेल्यूराइडPv मॉड्यूल का बड़े पैमाने पर उपयोग स्वास्थ्य और पर्यावरण और पुन:चक्रण के लिए कोई जोखिम प्रस्तुत नहीं करता है।उनके उपयोगी जीवन के अंत में मॉड्यूल किसी भी पर्यावरणीय चिंताओं को पूरी तरह से हल करते हैं।अपने संचालन के दौरान, ये मॉड्यूल कोई प्रदूषक उत्पन्न नहीं करते हैं,और, इसके अतिरिक्त, जीवाश्म ईंधन को विस्थापित करके, वे महान पर्यावरणीय लाभ प्रदान करते हैं।कैडमियम टेल्यूराइडPV मॉड्यूल जो कच्चे माल के रूप में कैडमियम का उपयोग करते हैं, Cd के अन्य सभी विद्यमान उपयोगों की सापेक्ष में कच्छा माल अधिक पर्यावरण के अनुकूल प्रतीत होते हैं। कैडमियम टेल्यूराइडPV निकट भविष्य में कैडमियम की संभावित अधिक आपूर्ति के लिए एक स्थायी उद्देश्य प्रदान करता है। कैडमियम जस्ता शोधन के अपशिष्ट उपोत्पाद के रूप में उत्पन्न होता है और स्टील उत्पादों की मांग के कारण PV में इसके उपयोग की परवाह किए बिना पर्याप्त मात्रा में उत्पन्न होता है। 

रीच पंजीकरण में कंपनियों द्वारा यूरोपीय रसायन एजेंसी (ECHA) को प्रदान किए गए वर्गीकरण के अनुसार, यह अभी भी लंबे समय तक चलने वाले प्रभावों के साथ जलीय जीवन के लिए हानिकारक है।

इसके अतिरिक्त, कंपनियों द्वारा ईसीएचए अधिसूचनाओं के लिए प्रदान किया गया वर्गीकरण इसे लंबे समय तक चलने वाले प्रभावों के साथ जलीय जीवन के लिए बहुत जहरीला, जलीय जीवन के लिए बहुत जहरीला, सांस लेने या ग्रासित हानिकारक और त्वचा के संपर्क में हानिकारक के रूप में वर्गीकृत करता है।

उपलब्धता
वर्तमान समय में, कच्चे माल कैडमियम और टेल्यूरियम की कीमतें कैडमियम टेल्यूराइडसौर कोशिकाओं और अन्य कैडमियम टेल्यूराइडउपकरणों की लागत का एक नगण्य अनुपात हैं। यद्यपि, टेल्यूरियम एक अपेक्षाकृत दुर्लभ तत्व है। बेहतर सामग्री दक्षता और बढ़ी हुई Pv पुन:चक्रण प्रणालियों के माध्यम से, कैडमियम टेल्यूराइडPV उद्योग में 2038 तक पुन नर्वीनीकरण अंत-जीवन मॉड्यूल से टेल्यूरियम पर पूरी तरह विश्वास करने की क्षमता है। अधिक जानकारी के लिए कैडमियम टेल्यूराइड फोटोवोल्टिक्स दर्शाया गया है। एक अन्य अध्ययन से पता चलता है कि कैडमियम टेल्यूराइडPV पुन:चक्रण टी के एक महत्वपूर्ण माध्यमिक संसाधन को जोड़ देगा, जो बेहतर सामग्री उपयोग के साथ मिलकर 2050 तक लगभग 2 TW की संचयी क्षमता और सदी के अंत तक 10 TW की संचयी क्षमता को सक्षम किया जायेगा।

यह भी देखें

 * कैडमियम सेलेनाइड
 * कैडमियम टेल्यूराइड फोटोवोल्टिक्स
 * कैडमियम जिंक टेल्यूराइड
 * पहला सौर
 * मरकरी टेलुराइड
 * मरकरी (II) कैडमियम (II) टेल्यूराइड
 * जिंक टेल्यूराइड

बाहरी संबंध

 * कैडमियम टेल्यूराइडpage on the web-site of the Institute of Solid State Physics of the Russian Academy of Sciences (html)
 * Optical properties University of Reading, Infrared Multilayer Laboratory
 * CdTe: single crystals, grown by HPVB and HPVZM techniques; windows, substrates, electrooptical modulators. Infrared transmittance spectrum. MSDS.
 * National Pollutant Inventory – Cadmium and compounds
 * MSDS at ISP optics.com (doc)
 * MDSD at espimetals.com (pdf)
 * Material Safety data Sheet on isp optics web site (MS Word doc)