Telureto de cádmio (CdTe) é um composto cristalino estável formado a partir de cádmio e telúrio. É usado principalmente como o material semicondutor em fotovoltaicos telureto de cádmio e uma janela óptica infravermelha. É geralmente imprensada com sulfeto de cádmio para formar uma célula PV solar de junção pn. Tipicamente, as células fotovoltaicas CdTe usam uma estrutura nip.

Propriedades
Fórmula química	Cd Te
Massa molar	240,01 g / mol
Densidade	5,85 g · cm −3
Ponto de fusão	1,041 ° C (1,906 ° F; 1,314 K)
Ponto de ebulição	1,050 ° C (1,920 ° F; 1,320 K)
Solubilidade em Água	insolúvel
Solubilidade em outros solventes	insolúvel
Banda gap	1,5 eV (@ 300 K, direto)
Condutividade térmica	6,2 W · m / m 2 · K a 293 K
Índice de refração ( n D )	2,67 (@ 10 µm)
Estrutura
Estrutura de cristal	Blenda de zinco
Grupo espacial	F 4 3m
Estrutura constante	a = 648 pm
Termoquímica
Capacidade de calor ( C )	210 J / kg · K a 293 K
Perigos
Classificação da UE (DSD) (desatualizado)	Nocivo ( Xn ) Perigoso para o meio ambiente ( N )
Frases R (desatualizadas)	R20 / 21/22 , R50 / 53
Frases S (desatualizado)	(S2) , S60 , S61
Limites de exposição de saúde nos EUA (NIOSH):
PEL (permitido)	[1910.1027] TWA 0,005 mg / m 3 (como Cd)
REL (recomendado)	Ca
IDLH (perigo imediato)	Ca [9 mg / m 3 (como Cd)]

Aplicações
O CdTe é usado para produzir células solares de película fina, representando cerca de 8% de todas as células solares instaladas em 2011. Elas estão entre os tipos de células solares de menor custo, embora uma comparação do custo total instalado dependa do tamanho da instalação e de muitos outros fatores. e mudou rapidamente de ano para ano. O mercado de células solares de CdTe é dominado pela First Solar. Em 2011, foram produzidos cerca de 2 GWp de células solares de CdTe;Para mais detalhes e discussão, veja fotovoltaicos de telureto de cádmio.

O CdTe pode ser ligado com mercúrio para fazer um material detector infravermelho versátil (HgCdTe). O CdTe ligado com uma pequena quantidade de zinco produz um excelente detector de raios X e raios gama em estado sólido (CdZnTe).

O CdTe é usado como um material óptico infravermelho para janelas e lentes ópticas e é comprovado que fornece um bom desempenho em uma ampla faixa de temperaturas. Uma forma inicial de CdTe para uso de RI foi comercializada sob o nome comercial de Irtran-6, mas isso é obsoleto.

O CdTe também é aplicado para moduladores eletro-ópticos. Possui o maior coeficiente eletro-óptico do efeito eletro-óptico linear entre cristais compostos II-VI (r41 = r52 = r63 = 6,8 × 10-12 m / V).

CdTe dopado com cloro é usado como um detector de radiação para raios X, raios gama, partículas beta e partículas alfa. O CdTe pode operar em temperatura ambiente, permitindo a construção de detectores compactos para uma ampla variedade de aplicações em espectroscopia nuclear. As propriedades que tornam o CdTe superior para a realização de detectores de raios gama e raios X de alto desempenho são alto número atômico, banda larga grande e alta mobilidade de elétrons ~ 1100 cm2 / V • s, que resultam em alto produto intrínseco μτ (mobilidade vitalícia) e, portanto, alto grau de coleta de carga e excelente resolução espectral. Devido às fracas propriedades de transporte de carga dos orifícios, ~ 100 cm2 / V • s, as geometrias do detector de detecção de portadora única são usadas para produzir espectroscopia de alta resolução; estes incluem redes coplanares, detectores de colarinho e pequenos detectores de pixels.

Propriedades físicas
Coeficiente de dilatação térmica: 5,9 × 10−6 / K a 293 K
Módulo de Young: 52 GPa
Taxa de Poisson: 0,41

Propriedades ópticas e eletrônicas
O CdTe volumoso é transparente no infravermelho, de perto da sua energia de hiato de banda (1,5 eV a 300 K, que corresponde ao comprimento de onda infravermelho de cerca de 830 nm) para comprimentos de onda superiores a 20 µm; correspondentemente, o CdTe é fluorescente a 790 nm.Como o tamanho dos cristais de CdTe é reduzido a alguns nanómetros ou menos, tornando-os pontos quânticos de CdTe, o pico de fluorescência desloca-se através do intervalo visível para o ultravioleta.

Propriedades quimicas
O CdTe é insolúvel em água. O CdTe tem um elevado ponto de fusão de 1041 ° C com a evaporação começando a 1050 ° C. O CdTe tem uma pressão de vapor de zero à temperatura ambiente. O CdTe é mais estável que seus compostos originais cádmio e telúrio e a maioria dos outros compostos de Cd, devido ao seu alto ponto de fusão e insolubilidade.

O telureto de cádmio está comercialmente disponível como um pó ou como cristais. Pode ser feito em nanocristais.

Avaliação toxicológica
O composto CdTe possui qualidades diferentes das dos dois elementos, cádmio e telúrio, tomados separadamente. Estudos de toxicidade mostram que o CdTe é menos tóxico que o cádmio elementar. O CdTe tem baixa toxicidade aguda por inalação, oral e aquática, e é negativo no teste de mutagenicidade de Ames. Com base na notificação destes resultados à Agência Europeia dos Produtos Químicos (ECHA), o CdTe já não é classificado como nocivo se ingerido ou nocivo em contacto com a pele, e a classificação de toxicidade para a vida aquática foi reduzida. Uma vez capturado e encapsulado de forma adequada e segura, o CdTe utilizado nos processos de fabricação pode ser inofensivo. Os módulos atuais de CdTe passam no teste Toxicity Characteristic Leaching Procedure (TCLP) da US EPA, projetado para avaliar o potencial de lixiviação de longo prazo de produtos descartados em aterros sanitários.

Um documento hospedado pelos Institutos Nacionais de Saúde dos EUA, datado de 2003, revela que:

Brookhaven National Laboratory (BNL) e o Departamento de Energia dos EUA (DOE) estão nomeando o cádmio telureto (CdTe) para inclusão no Programa Nacional de Toxicologia (NTP). Esta nomeação é fortemente apoiada pelo Laboratório Nacional de Energia Renovável (NREL) e First Solar Inc. O material tem o potencial para aplicações generalizadas na geração de energia fotovoltaica que envolverá extensas interfaces humanas. Assim, consideramos que um estudo toxicológico definitivo dos efeitos da exposição a longo prazo ao CdTe é uma necessidade.

Pesquisadores do Laboratório Nacional Brookhaven do Departamento de Energia dos EUA descobriram que o uso em larga escala de módulos fotovoltaicos de CdTe não apresenta riscos à saúde e ao meio ambiente, e a reciclagem dos módulos ao final de sua vida útil resolve completamente quaisquer preocupações ambientais. Durante a operação, esses módulos não produzem poluentes e, além disso, ao deslocar os combustíveis fósseis, oferecem grandes benefícios ambientais. Os módulos fotovoltaicos de CdTe que utilizam o cádmio como matéria-prima parecem ser mais ecológicos do que todos os outros usos atuais do Cd. O CdTe PV fornece uma solução sustentável para um potencial excesso de oferta de cádmio no futuro próximo. O cádmio é gerado como subproduto do refino de zinco e é gerado em quantidades substanciais, independentemente de seu uso em PV, devido à demanda por produtos siderúrgicos.

Disponibilidade
Actualmente, o preço das matérias-primas, o cádmio e o telúrio, é uma proporção insignificante do custo das células solares de CdTe e de outros dispositivos de CdTe. No entanto, telúrio é um elemento relativamente raro (1-5 partes por bilhão na crosta terrestre; veja Abundâncias dos elementos (página de dados)). Através da eficiência aprimorada do material e do aumento dos sistemas de reciclagem fotovoltaica, a indústria fotovoltaica de CdTe tem o potencial de contar totalmente com telúrio a partir de módulos reciclados em fim de vida até 2038. Consulte Fotovoltaicos de telureto de cádmio para obter mais informações. Outro estudo mostra que a reciclagem PV de CdTe adicionará um recurso secundário significativo de Te que, em conjunto com uma melhor utilização do material, permitirá uma capacidade cumulativa de cerca de 2 TW em 2050 e 10 TW no final do século.