CdTe

 

Cadmiumtellurid

 
 

CdTe – Grundmaterial für innovative Dünnschicht-Solarzellen

CdTe

Fertigung CdTe-Module. – © Calyxo GmbH

CdTe steht für Cadmiumtellurid: Ein hocheffizienter Halbleiter, der zur Herstellung von Dünnschicht-Solarzellen dient. Gegenwärtig ist Cadmium-Tellurid – mit einem Marktanteil von rund 50% – das am häufigsten verwendete Halbleitermaterial für Dünnschichtmodule.

CdTe zeichnet sich aus durch:

  • Hohe theoretische Wirkungsgrade
  • Geringe Empfindlichkeit gegenüber Temperatur­schwankungen
  • Aufnahmefähigkeit auch für diffuses Licht.

Unter Umwelt-Gesichtspunkten kommt hinzu, dass die Energierücklaufzeit von CdTe sehr niedrig ist.
Die Energierücklaufzeit ist die Zeit, in der die bei der Herstellung des Moduls aufgewandte Energie durch die Energie ausgeglichen wird, die das Modul selbst erzeugt. Bei CdTe liegt diese Zeit bei nur einem Jahr.




Der Giftgehalt von CdTe-Photovoltaikmodulen wurde verschiedentlich diskutiert. Inzwischen wurde in verschiedenen Studien nachgewiesen, dass keine Gefahr von CdTe ausgeht.

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Die Vorteile von CdTe-Solarmodulen

Zu den größten Vorteilen von CdTe im praktischen Betrieb, der für Photovoltaik-Bauherren und -Betreiber von hohem Interesse sein dürfte, ist seine Aufnahmefähigkeit für diffuses Licht. Auch an wolkigen Tagen, in ungünstigen Hanglagen oder unter diffuser Verschattung können CdTe-Module noch effizient arbeiten.
Wenn Sie Ihre Photovoltaikanlage in Gegenden mit höherem Nebelaufkommen – z.B. an einem See, in Flusstälern usw. – aufbauen werden, ist CdTe einen näheren Blick wert.

Theoretischer Wirkungsgrad

Der theoretische Wirkungsgrad von CdTe erreicht mit 29,7 % einen Wert, der noch über dem von monokristallinem Silizium (28 %) liegt. Solarzellen bzw. ATF-Module (“Advanced Thin Film"-Module), bei denen die kristalline Verbindung aus Cadmium und Tellur auf eine metalllische Folie oder Glas aufgedampft wird, erreichen in der Praxis bisher Wirkungsgrade von bis zu 16,5%, in Laborversuchen sogar 18,6 % (Stand 2016) – für Dünnschichtmodule ein sehr hoher Wert; zugleich sind sie günstig in der Herstellung.
Noch effizienter arbeiten nur Dünnschichtzellen aus Galliumarsenid, einem anderen direkten Verbindungshalbleiter. Sie haben im Labor bereits Wirkungsgrade von über 27% (PDF) erzielt; sie sind in der Produktion allerdings auch viel teuerer.

CdTe auf dem Markt

CdTe-Module werden weltweit verbaut, hergestellt werden sie u.a. von First Solar, dem US-amerikanischen Weltmarktführer, und der sachsen-anhaltinischen Calyxo GmbH, früher einer Tochter von Q-Cells (seit Oktober 2012 Hanwa Q-Cells), heute Solar Fields.
Calyxo hat 2012 ein Dünnschichtmodul auf dem Markt gebracht, dessen Zellen einen Wirkungsgrad von 16 % erreichen und laut Herstellerangaben bei schwierigen Lichtverhältnissen oder hohen Temperaturen die Leistung von kristallinen Solarzellen übertreffen.

Der Anteil von Cadmiumtellurid-Modulen liegt 2015/16 bei rund 5% des Photovoltaik-Marktes: CdTe ist damit derzeit das dominierende Dünnschicht-Material.

Zur individuellen Berechnung für Ihr Dach




Diskussion um Giftbelastung durch CdTe

CdTe ist nach Hinweisen aus der Konkurrenz gegen CdTe im Jahr 2009 – als Cadmiumtellurid der kristallinen Photovoltaik Marktanteile abzunehmen drohte – umstritten: Die Bestandteile des Mischkristalls sind toxisch. Politisch und ökonomisch motivierte Interessen spielen bei der Diskussion eine Rolle.

Bitte klicken Sie die Reiter an:

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CdTe

Fertigung CdTe-Module. – © Calyxo GmbH

CdTe steht für Cadmiumtellurid: Ein hocheffizienter Halbleiter, der zur Herstellung von Dünnschicht-Solarzellen dient. Gegenwärtig ist Cadmium-Tellurid – mit einem Marktanteil von rund 50% – das am häufigsten verwendete Halbleitermaterial für Dünnschichtmodule.

CdTe zeichnet sich aus durch:

  • Hohe theoretische Wirkungsgrade
  • Geringe Empfindlichkeit gegenüber Temperatur­schwankungen
  • Aufnahmefähigkeit auch für diffuses Licht.

Unter Umwelt-Gesichtspunkten kommt hinzu, dass die Energierücklaufzeit von CdTe sehr niedrig ist.
Die Energierücklaufzeit ist die Zeit, in der die bei der Herstellung des Moduls aufgewandte Energie durch die Energie ausgeglichen wird, die das Modul selbst erzeugt. Bei CdTe liegt diese Zeit bei nur einem Jahr.




Der Giftgehalt von CdTe-Photovoltaikmodulen wurde verschiedentlich diskutiert. Inzwischen wurde in verschiedenen Studien nachgewiesen, dass keine Gefahr von CdTe ausgeht.

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Die Vorteile von CdTe-Solarmodulen

Zu den größten Vorteilen von CdTe im praktischen Betrieb, der für Photovoltaik-Bauherren und -Betreiber von hohem Interesse sein dürfte, ist seine Aufnahmefähigkeit für diffuses Licht. Auch an wolkigen Tagen, in ungünstigen Hanglagen oder unter diffuser Verschattung können CdTe-Module noch effizient arbeiten.
Wenn Sie Ihre Photovoltaikanlage in Gegenden mit höherem Nebelaufkommen – z.B. an einem See, in Flusstälern usw. – aufbauen werden, ist CdTe einen näheren Blick wert.

Theoretischer Wirkungsgrad

Der theoretische Wirkungsgrad von CdTe erreicht mit 29,7 % einen Wert, der noch über dem von monokristallinem Silizium (28 %) liegt. Solarzellen bzw. ATF-Module (“Advanced Thin Film"-Module), bei denen die kristalline Verbindung aus Cadmium und Tellur auf eine metalllische Folie oder Glas aufgedampft wird, erreichen in der Praxis bisher Wirkungsgrade von bis zu 16,5%, in Laborversuchen sogar 18,6 % (Stand 2016) – für Dünnschichtmodule ein sehr hoher Wert; zugleich sind sie günstig in der Herstellung.
Noch effizienter arbeiten nur Dünnschichtzellen aus Galliumarsenid, einem anderen direkten Verbindungshalbleiter. Sie haben im Labor bereits Wirkungsgrade von über 27% (PDF) erzielt; sie sind in der Produktion allerdings auch viel teuerer.

CdTe auf dem Markt

CdTe-Module werden weltweit verbaut, hergestellt werden sie u.a. von First Solar, dem US-amerikanischen Weltmarktführer, und der sachsen-anhaltinischen Calyxo GmbH, früher einer Tochter von Q-Cells (seit Oktober 2012 Hanwa Q-Cells), heute Solar Fields.
Calyxo hat 2012 ein Dünnschichtmodul auf dem Markt gebracht, dessen Zellen einen Wirkungsgrad von 16 % erreichen und laut Herstellerangaben bei schwierigen Lichtverhältnissen oder hohen Temperaturen die Leistung von kristallinen Solarzellen übertreffen.

Der Anteil von Cadmiumtellurid-Modulen liegt 2015/16 bei rund 5% des Photovoltaik-Marktes: CdTe ist damit derzeit das dominierende Dünnschicht-Material.

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Diskussion um Giftbelastung durch CdTe

CdTe ist nach Hinweisen aus der Konkurrenz gegen CdTe im Jahr 2009 – als Cadmiumtellurid der kristallinen Photovoltaik Marktanteile abzunehmen drohte – umstritten: Die Bestandteile des Mischkristalls sind toxisch. Politisch und ökonomisch motivierte Interessen spielen bei der Diskussion eine Rolle.

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CdTe

Fertigung CdTe-Module. – © Calyxo GmbH

CdTe steht für Cadmiumtellurid: Ein hocheffizienter Halbleiter, der zur Herstellung von Dünnschicht-Solarzellen dient. Gegenwärtig ist Cadmium-Tellurid – mit einem Marktanteil von rund 50% – das am häufigsten verwendete Halbleitermaterial für Dünnschichtmodule.

CdTe zeichnet sich aus durch:

  • Hohe theoretische Wirkungsgrade
  • Geringe Empfindlichkeit gegenüber Temperatur­schwankungen
  • Aufnahmefähigkeit auch für diffuses Licht.

Unter Umwelt-Gesichtspunkten kommt hinzu, dass die Energierücklaufzeit von CdTe sehr niedrig ist.
Die Energierücklaufzeit ist die Zeit, in der die bei der Herstellung des Moduls aufgewandte Energie durch die Energie ausgeglichen wird, die das Modul selbst erzeugt. Bei CdTe liegt diese Zeit bei nur einem Jahr.




Der Giftgehalt von CdTe-Photovoltaikmodulen wurde verschiedentlich diskutiert. Inzwischen wurde in verschiedenen Studien nachgewiesen, dass keine Gefahr von CdTe ausgeht.

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Die Vorteile von CdTe-Solarmodulen

Zu den größten Vorteilen von CdTe im praktischen Betrieb, der für Photovoltaik-Bauherren und -Betreiber von hohem Interesse sein dürfte, ist seine Aufnahmefähigkeit für diffuses Licht. Auch an wolkigen Tagen, in ungünstigen Hanglagen oder unter diffuser Verschattung können CdTe-Module noch effizient arbeiten.
Wenn Sie Ihre Photovoltaikanlage in Gegenden mit höherem Nebelaufkommen – z.B. an einem See, in Flusstälern usw. – aufbauen werden, ist CdTe einen näheren Blick wert.

Theoretischer Wirkungsgrad

Der theoretische Wirkungsgrad von CdTe erreicht mit 29,7 % einen Wert, der noch über dem von monokristallinem Silizium (28 %) liegt. Solarzellen bzw. ATF-Module (“Advanced Thin Film"-Module), bei denen die kristalline Verbindung aus Cadmium und Tellur auf eine metalllische Folie oder Glas aufgedampft wird, erreichen in der Praxis bisher Wirkungsgrade von bis zu 16,5%, in Laborversuchen sogar 18,6 % (Stand 2016) – für Dünnschichtmodule ein sehr hoher Wert; zugleich sind sie günstig in der Herstellung.
Noch effizienter arbeiten nur Dünnschichtzellen aus Galliumarsenid, einem anderen direkten Verbindungshalbleiter. Sie haben im Labor bereits Wirkungsgrade von über 27% (PDF) erzielt; sie sind in der Produktion allerdings auch viel teuerer.

CdTe auf dem Markt

CdTe-Module werden weltweit verbaut, hergestellt werden sie u.a. von First Solar, dem US-amerikanischen Weltmarktführer, und der sachsen-anhaltinischen Calyxo GmbH, früher einer Tochter von Q-Cells (seit Oktober 2012 Hanwa Q-Cells), heute Solar Fields.
Calyxo hat 2012 ein Dünnschichtmodul auf dem Markt gebracht, dessen Zellen einen Wirkungsgrad von 16 % erreichen und laut Herstellerangaben bei schwierigen Lichtverhältnissen oder hohen Temperaturen die Leistung von kristallinen Solarzellen übertreffen.

Der Anteil von Cadmiumtellurid-Modulen liegt 2015/16 bei rund 5% des Photovoltaik-Marktes: CdTe ist damit derzeit das dominierende Dünnschicht-Material.

Zur individuellen Berechnung für Ihr Dach




Diskussion um Giftbelastung durch CdTe

CdTe ist nach Hinweisen aus der Konkurrenz gegen CdTe im Jahr 2009 – als Cadmiumtellurid der kristallinen Photovoltaik Marktanteile abzunehmen drohte – umstritten: Die Bestandteile des Mischkristalls sind toxisch. Politisch und ökonomisch motivierte Interessen spielen bei der Diskussion eine Rolle.

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In den Jahren 2009/2010 wurde innerhalb der Solarbranche ein publizistisch-politischer Streit um Cadmiumtellurid geführt. Mehrere Solarunternehmen forderten ein Verbot des Inhaltsstoffes Cadmium bzw. des Cadmiumtellurids in Solarzellen. Begründet wurde dies mit der Toxizität der Bestandteile und ihrer Verbindung.
Die beschwerdeführenden Solarfirmen befürchteten, dass die Branche insgesamt für durch CdTe entstandene Vergiftungen haftbar gemacht würde, und dass die Solartechnologie insgesamt ihr Image als saubere Energie verlieren könnte.

Besonders bei Bränden sei die Gefahr groß, dass CdTe freigesetzt würde und dass die Verbindung bei Temperaturen über 1.100° C gelöst würden. Das Cadmium geriete als Cadmiumdampf bzw. mit dem Brandstaub in die Luft und hätte extremes Gefährdungspotenzial.

Auf der entgegengesetzten Seite wurde durch die betroffenen Hersteller argumentiert, die Inhaltsstoffe seien im PV-Generator durch Glas geschützt und könnten nicht in die Umwelt gelangen – bei Bränden, dies hätten Versuche gezeigt, werde das CdTe zu 99,96% mit dem umgebenden Glas eingeschmolzen bzw. in Glas eingekapselt.

Die Aussagekraft der Versuche ist allerdings umstritten – so wurden die Module waagerecht liegend gleichmäßig erhitzt; Bedingungen, die bei realen Bränden nur selten vorliegen dürften.

Hergestellt wird die Halbleiterverbindung aus Cadmium (Cd) und Tellurid (Te). Der Anteil des hochgiftigen Cadmiums entspricht pro m2 in etwa dem Inhalt einer kleineren Batterie.
Es wird als sehr giftig eingestuft und gilt als krebsauslösend. Das Einatmen von cadmiumhaltigem Staub schädigt die Lunge, die Leber und die Nieren, das Zentralnervensystem, es löst Calcium aus den Knochen und führt zu deren Abbau, ferner schädigt es das Immunsystem, es kann Unfruchtbarkeit verursachen und psychische Störungen hervorrufen. Die Einnahme des Cadmiums weniger Module wäre tödlich.

In der Verbindung mit der ebenfalls toxischen seltenen Erde Tellur (die bei oraler Aufnahme ebenfalls Schädigungen der inneren Organe verursacht, aber schwer löslich ist) nimmt die Giftigkeit etwas ab – CdTe wird jedoch immerhin noch als gesundheitsschädlich eingestuft.

Allerdings ist die Gefahr, den Baustoff mehrerer Module unabsichtlich einzunehmen, offensichtlich gering.

CdTe und Recycling

Cadmium kann auch durch Säuren aus der CdTe-Verbindung herausgelöst werden – daher gehören die Module nach Ablauf ihrer Wirksamkeit keinesfalls einfach in den Hausmüll. First Solar allerdings hat ein komplettes Rückhol- und Recyclingsystem aufgebaut, ebenso achtet das Unternehmen Calyxo auf 100 %-ige Recyclebarkeit. Die Module werden zurückgenommen und lückenlos entsorgt bzw. ihre Bestandteile wieder aufbereitet.

Am 24.11.2010 hat die Europäische Union den Gebrauch von Giftstoffen in Elektronikprodukten eingeschränkt – allerdings für das Cadmiumtellurid in Solarzellen eine Ausnahmebestimmung verabredet. Im Vorfeld der Abstimmung hatte u.a. die “Non Toxic Solar Alliance (NTSA)" versucht, EU-Abgeordnete gegen die Ausnahme einzunehmen.
Die NTSA hatte sich laut einer Recherche des Nachrichten-Magazins Der Spiegel als Umweltorganisation ausgegeben: Es stellte sich heraus, dass sie von der Lobbyagentur Bohnen Kallmorgen & Partner initiiert worden war.

Da die Giftigkeit der CdTe-Technik beherrschbar erscheint, der Wirkungsgrad auch oder gerade unter schwierigen Licht- und Temperaturverhältnissen attraktiv ist und die Kosten verhältnismäßig gering bleiben, halten wir Cadmiumtellurid-Solarzellen für eine bedenkenswerte Alternative.

In den Jahren 2009/2010 wurde innerhalb der Solarbranche ein publizistisch-politischer Streit um Cadmiumtellurid geführt. Mehrere Solarunternehmen forderten ein Verbot des Inhaltsstoffes Cadmium bzw. des Cadmiumtellurids in Solarzellen. Begründet wurde dies mit der Toxizität der Bestandteile und ihrer Verbindung.
Die beschwerdeführenden Solarfirmen befürchteten, dass die Branche insgesamt für durch CdTe entstandene Vergiftungen haftbar gemacht würde, und dass die Solartechnologie insgesamt ihr Image als saubere Energie verlieren könnte.

Besonders bei Bränden sei die Gefahr groß, dass CdTe freigesetzt würde und dass die Verbindung bei Temperaturen über 1.100° C gelöst würden. Das Cadmium geriete als Cadmiumdampf bzw. mit dem Brandstaub in die Luft und hätte extremes Gefährdungspotenzial.

Auf der entgegengesetzten Seite wurde durch die betroffenen Hersteller argumentiert, die Inhaltsstoffe seien im PV-Generator durch Glas geschützt und könnten nicht in die Umwelt gelangen – bei Bränden, dies hätten Versuche gezeigt, werde das CdTe zu 99,96% mit dem umgebenden Glas eingeschmolzen bzw. in Glas eingekapselt.

Die Aussagekraft der Versuche ist allerdings umstritten – so wurden die Module waagerecht liegend gleichmäßig erhitzt; Bedingungen, die bei realen Bränden nur selten vorliegen dürften.

Hergestellt wird die Halbleiterverbindung aus Cadmium (Cd) und Tellurid (Te). Der Anteil des hochgiftigen Cadmiums entspricht pro m2 in etwa dem Inhalt einer kleineren Batterie.
Es wird als sehr giftig eingestuft und gilt als krebsauslösend. Das Einatmen von cadmiumhaltigem Staub schädigt die Lunge, die Leber und die Nieren, das Zentralnervensystem, es löst Calcium aus den Knochen und führt zu deren Abbau, ferner schädigt es das Immunsystem, es kann Unfruchtbarkeit verursachen und psychische Störungen hervorrufen. Die Einnahme des Cadmiums weniger Module wäre tödlich.

In der Verbindung mit der ebenfalls toxischen seltenen Erde Tellur (die bei oraler Aufnahme ebenfalls Schädigungen der inneren Organe verursacht, aber schwer löslich ist) nimmt die Giftigkeit etwas ab – CdTe wird jedoch immerhin noch als gesundheitsschädlich eingestuft.

Allerdings ist die Gefahr, den Baustoff mehrerer Module unabsichtlich einzunehmen, offensichtlich gering.

CdTe und Recycling

Cadmium kann auch durch Säuren aus der CdTe-Verbindung herausgelöst werden – daher gehören die Module nach Ablauf ihrer Wirksamkeit keinesfalls einfach in den Hausmüll. First Solar allerdings hat ein komplettes Rückhol- und Recyclingsystem aufgebaut, ebenso achtet das Unternehmen Calyxo auf 100 %-ige Recyclebarkeit. Die Module werden zurückgenommen und lückenlos entsorgt bzw. ihre Bestandteile wieder aufbereitet.

Am 24.11.2010 hat die Europäische Union den Gebrauch von Giftstoffen in Elektronikprodukten eingeschränkt – allerdings für das Cadmiumtellurid in Solarzellen eine Ausnahmebestimmung verabredet. Im Vorfeld der Abstimmung hatte u.a. die “Non Toxic Solar Alliance (NTSA)" versucht, EU-Abgeordnete gegen die Ausnahme einzunehmen.
Die NTSA hatte sich laut einer Recherche des Nachrichten-Magazins Der Spiegel als Umweltorganisation ausgegeben: Es stellte sich heraus, dass sie von der Lobbyagentur Bohnen Kallmorgen & Partner initiiert worden war.

Da die Giftigkeit der CdTe-Technik beherrschbar erscheint, der Wirkungsgrad auch oder gerade unter schwierigen Licht- und Temperaturverhältnissen attraktiv ist und die Kosten verhältnismäßig gering bleiben, halten wir Cadmiumtellurid-Solarzellen für eine bedenkenswerte Alternative.

In den Jahren 2009/2010 wurde innerhalb der Solarbranche ein publizistisch-politischer Streit um Cadmiumtellurid geführt. Mehrere Solarunternehmen forderten ein Verbot des Inhaltsstoffes Cadmium bzw. des Cadmiumtellurids in Solarzellen. Begründet wurde dies mit der Toxizität der Bestandteile und ihrer Verbindung.
Die beschwerdeführenden Solarfirmen befürchteten, dass die Branche insgesamt für durch CdTe entstandene Vergiftungen haftbar gemacht würde, und dass die Solartechnologie insgesamt ihr Image als saubere Energie verlieren könnte.

Besonders bei Bränden sei die Gefahr groß, dass CdTe freigesetzt würde und dass die Verbindung bei Temperaturen über 1.100° C gelöst würden. Das Cadmium geriete als Cadmiumdampf bzw. mit dem Brandstaub in die Luft und hätte extremes Gefährdungspotenzial.

Auf der entgegengesetzten Seite wurde durch die betroffenen Hersteller argumentiert, die Inhaltsstoffe seien im PV-Generator durch Glas geschützt und könnten nicht in die Umwelt gelangen – bei Bränden, dies hätten Versuche gezeigt, werde das CdTe zu 99,96% mit dem umgebenden Glas eingeschmolzen bzw. in Glas eingekapselt.

Die Aussagekraft der Versuche ist allerdings umstritten – so wurden die Module waagerecht liegend gleichmäßig erhitzt; Bedingungen, die bei realen Bränden nur selten vorliegen dürften.

Hergestellt wird die Halbleiterverbindung aus Cadmium (Cd) und Tellurid (Te). Der Anteil des hochgiftigen Cadmiums entspricht pro m2 in etwa dem Inhalt einer kleineren Batterie.
Es wird als sehr giftig eingestuft und gilt als krebsauslösend. Das Einatmen von cadmiumhaltigem Staub schädigt die Lunge, die Leber und die Nieren, das Zentralnervensystem, es löst Calcium aus den Knochen und führt zu deren Abbau, ferner schädigt es das Immunsystem, es kann Unfruchtbarkeit verursachen und psychische Störungen hervorrufen. Die Einnahme des Cadmiums weniger Module wäre tödlich.

In der Verbindung mit der ebenfalls toxischen seltenen Erde Tellur (die bei oraler Aufnahme ebenfalls Schädigungen der inneren Organe verursacht, aber schwer löslich ist) nimmt die Giftigkeit etwas ab – CdTe wird jedoch immerhin noch als gesundheitsschädlich eingestuft.

Allerdings ist die Gefahr, den Baustoff mehrerer Module unabsichtlich einzunehmen, offensichtlich gering.

CdTe und Recycling

Cadmium kann auch durch Säuren aus der CdTe-Verbindung herausgelöst werden – daher gehören die Module nach Ablauf ihrer Wirksamkeit keinesfalls einfach in den Hausmüll. First Solar allerdings hat ein komplettes Rückhol- und Recyclingsystem aufgebaut, ebenso achtet das Unternehmen Calyxo auf 100 %-ige Recyclebarkeit. Die Module werden zurückgenommen und lückenlos entsorgt bzw. ihre Bestandteile wieder aufbereitet.

Am 24.11.2010 hat die Europäische Union den Gebrauch von Giftstoffen in Elektronikprodukten eingeschränkt – allerdings für das Cadmiumtellurid in Solarzellen eine Ausnahmebestimmung verabredet. Im Vorfeld der Abstimmung hatte u.a. die “Non Toxic Solar Alliance (NTSA)" versucht, EU-Abgeordnete gegen die Ausnahme einzunehmen.
Die NTSA hatte sich laut einer Recherche des Nachrichten-Magazins Der Spiegel als Umweltorganisation ausgegeben: Es stellte sich heraus, dass sie von der Lobbyagentur Bohnen Kallmorgen & Partner initiiert worden war.

Da die Giftigkeit der CdTe-Technik beherrschbar erscheint, der Wirkungsgrad auch oder gerade unter schwierigen Licht- und Temperaturverhältnissen attraktiv ist und die Kosten verhältnismäßig gering bleiben, halten wir Cadmiumtellurid-Solarzellen für eine bedenkenswerte Alternative.