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 पीवी सेल बनाने के लिए इसे सामान्यतः कैडमियम सल्फाइड के साथ सैंडविच किया जाता है।

अनुप्रयोग
सीडीटीई 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 तुलना स्थापना के आकार और कई अन्य कारकों पर निर्भर करती है, और साल-दर-साल तीव्रता से परिवर्तित हुई है। सीडीटीई सौर सेल बाजार में पहला सौर  का दबदबा है। 2011 में, लगभग 2 वाट-पीक | जीडब्ल्यूpसीडीटीई सौर कोशिकाओं का उत्पादन किया गया; अधिक जानकारी और चर्चा के लिए कैडमियम टेल्यूराइड फोटोवोल्टाइक्स देखें।

CdTe को पारे (तत्व) के साथ मिला कर बहुमुखी इन्फ्रारेड डिटेक्टर सामग्री (पारा (II) कैडमियम (II) टेलुराइड) बनाया जा सकता है। जस्ता  की थोड़ी मात्रा के साथ मिश्रित CdTe एक उत्कृष्ट ठोस अवस्था एक्स-रे और गामा रे डिटेक्टर (कैडमियम जिंक टेल्यूराइड) बनाता है।

CdTe का उपयोग ऑप्टिकल विंडो और लेंस (प्रकाशिकी)  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 सीडीटीई का प्रारंभिक रूप इरट्रान -6 के ट्रेडमार्क नाम के तहत विपणन किया गया था, लेकिन यह अप्रचलित है।

CdTe का उपयोग इलेक्ट्रो-ऑप्टिक न्यूनाधिक  के लिए भी किया जाता है। इसमें II-VI यौगिक क्रिस्टल के बीच रैखिक इलेक्ट्रो-ऑप्टिक प्रभाव का सबसे बड़ा इलेक्ट्रो-ऑप्टिक गुणांक है (आर41= आर52= आर63=6.8×10-12 एम/वी)।

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। सीडीटीई परमाणु स्पेक्ट्रोस्कोपी में विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों के लिए कॉम्पैक्ट डिटेक्टरों के निर्माण की इजाजत देकर कमरे के तापमान पर काम कर सकता है। उच्च प्रदर्शन गामा- और एक्स-रे डिटेक्टरों की प्राप्ति के लिए सीडीटीई को बेहतर बनाने वाले गुण उच्च परमाणु संख्या, बड़े बैंडगैप और उच्च इलेक्ट्रॉन गतिशीलता ~ 1100 सेमी हैं2/V·s, 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, ताजा ग्रिड | फ्रिस्क-कॉलर डिटेक्टर और हेक्सिटेक डिटेक्टर शामिल 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 सीडीटी इन्फ्रारेड में पारदर्शिता (ऑप्टिक्स) है, इसकी बैंड गैप एनर्जी (300 K पर 1.5 eV) के करीब से, जो लगभग 830 एनएम के इन्फ्रारेड तरंग दैर्ध्य से मेल खाता है) 20 माइक्रोन से अधिक तरंग दैर्ध्य के बाहर; तदनुसार, सीडीटीई 790 एनएम पर प्रतिदीप्ति है। चूंकि सीडीटीई क्रिस्टल का आकार कुछ नैनोमीटर या उससे न्यूनतम तक न्यूनतम हो जाता है, इस प्रकार उन्हें सीडीटीई क्वांटम डॉट्स बनाते हैं, प्रतिदीप्ति शिखर दृश्य सीमा के माध्यम से पराबैंगनी में स्थानांतरित हो जाता है।

रासायनिक गुण
सीडीटीई पानी में अघुलनशील है। CdTe का उच्च गलनांक 1041 °C है और वाष्पीकरण 1050 °C से शुरू होता है। सीडीटीई में परिवेश के तापमान पर शून्य का वाष्प दबाव होता है। CdTe अपने उच्च गलनांक और अघुलनशीलता के कारण अपने मूल यौगिकों कैडमियम और टेल्यूरियम और अधिकांश अन्य Cd यौगिकों की तुलना 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 CdTe में अलग-अलग लिए गए दो तत्वों, कैडमियम और टेल्यूरियम की तुलना में भिन्न गुण हैं। सीडीटीई में 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, सीडीटीई को 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 बाद, निर्माण प्रक्रियाओं में उपयोग किए जाने वाले CdTe को हानिरहित बनाया जा सकता है। वर्तमान सीडीटीई मॉड्यूल 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 डिज़ाइन किया गया है। 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) हैं राष्ट्रीय विष विज्ञान कार्यक्रम (NTP) में शामिल करने के लिए कैडमियम टेलुराइड (CdTe) को नामांकित करना। 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 शामिल होंगे। इसलिए, हम मानते हैं कि सीडीटीई के 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 सीडीटीई पीवी मॉड्यूल का बड़े पैमाने पर उपयोग स्वास्थ्य और पर्यावरण और रीसाइक्लिंग के लिए कोई जोखिम पेश 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 अलावा, जीवाश्म ईंधन को विस्थापित करके, वे महान पर्यावरणीय लाभ प्रदान करते हैं।{{citation needed|date=June 2020}सीडीटीई पीवी मॉड्यूल जो कच्चे माल के रूप में कैडमियम का उपयोग करते हैं, सीडी के अन्य सभी मौजूदा उपयोगों की तुलना में अधिक पर्यावरण के अनुकूल प्रतीत होते हैं। सीडीटीई पीवी 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 पीवी में इसके उपयोग की परवाह किए बिना पर्याप्त मात्रा में उत्पन्न होता है। REACH 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 निगलने पर हानिकारक और त्वचा के संपर्क में हानिकारक के रूप में वर्गीकृत करता है।

उपलब्धता
वर्तमान समय में, कच्चे माल कैडमियम और टेल्यूरियम की कीमतें सीडीटीई सौर कोशिकाओं और अन्य सीडीटीई उपकरणों की लागत का एक नगण्य अनुपात हैं। यद्यपि, टेल्यूरियम एक अपेक्षाकृत दुर्लभ तत्व है (पृथ्वी की पपड़ी में प्रति अरब 1-5 भाग; तत्वों की बहुतायत देखें (डेटा पृष्ठ))। बेहतर सामग्री दक्षता और बढ़ी हुई पीवी रीसाइक्लिंग प्रणालियों के माध्यम से, सीडीटीई पीवी उद्योग में 2038 तक पुनर्नवीनीकरण अंत-जीवन मॉड्यूल से टेल्यूरियम पर पूरी तरह भरोसा करने की क्षमता है। अधिक जानकारी के लिए कैडमियम टेल्यूराइड फोटोवोल्टिक्स देखें। एक अन्य अध्ययन से पता चलता है कि सीडीटीई पीवी रीसाइक्लिंग 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 करेगा।

यह भी देखें

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

बाहरी संबंध

 * CdTe page 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)