Использование вторичной переработки для утилизации списанных фотоэлектрических модулей

Новости МирТесен

Возобновляемая солнечная энергетика активно развивается по всему миру, однако ограниченный срок эксплуатации солнечных панелей (обычно 25-30 лет) создает потенциальные трудности. Ожидается, что к 3050 году до 78 миллионов тонн отслуживших солнечных панелей потребуют утилизации, учитывая, что они изготовлены из материалов, которые практически не подвержены разложению. Специалисты из Сингапура разработали инновационное решение – метод переработки вышедших из строя панелей, позволяющий замкнуть их жизненный цикл и использовать для изготовления других востребованных продуктов.

Основным компонентом большинства производимых солнечных панелей является высокоочищенный кремний. Но отделение этого элемента от прочих составляющих, таких как алюминий, медь, серебро, свинец и полимерные материалы, представляет собой непростую задачу. Кроме того, полученный в результате такой обработки кремний часто содержит примеси и дефекты, что делает его непригодным для использования в другой кремнесодержащей продукции.

Получение высокочистого кремния с использованием современных технологий требует значительных затрат энергии и предполагает использование токсичных химических веществ. В связи с этим, данный процесс достаточно дорогостоящий и не получил широкого распространения. Группа ученых из Наньянского технологического университета разработала более эффективный способ с использованием ортофосфорной кислоты ( H3PO4), которая находит применение в пищевой промышленности и при производстве напитков.

«‎Предлагаемый нами метод восстановления кремния отличается высокой эффективностью и результативностью. Благодаря отсутствию необходимости использования нескольких реагентов, снижается объем последующей очистки химических отходов. При этом, нам удалось достичь значительной степени извлечения чистого кремния, которая сопоставима с результатами, получаемыми при использовании энергозатратных методов экстракции», — заявилосновной участник научной работы Нрипан Мэтьюз ( Nripan Mathews).

Для извлечения металлов, таких как алюминий и серебро, с поверхности отработавших солнечных элементов, предложена новая технология, основанная на воздействии горячим раствором ортофосфорной кислоты ( H3PO4) продолжается тридцать минут. Чтобы полностью избавиться от примесей металла, процедуру повторяют с использованием новой порции ортофосфорной кислоты. В итоге получается продукт – высококачественные кремниевые пластины.

Оценка образцов с помощью рентгенофлуоресцентного анализа и оптико-эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой показала, что они имеют впечатляющую степень восстановления 98,9% и чистоту 99,2%. Это сопоставимо с показателями восстановленного кремния, полученного применяемыми сегодня методами.

Благодаря этим свойствам, кремний пригоден для производства анодов литий-ионных аккумуляторов. Тестирование батарей, созданных с использованием этого материала, показало, что их эффективность сопоставима с эффективностью аккумуляторов, изготовленных из свежего, а не восстановленного кремния.

Ученые полагают, что этот упрощенный и экономичный способ регенерации кремния станет важным шагом в совершенствовании батарей для электрического транспорта. В связи с этим они намерены внедрить технологию в производство и активно ведут поиск компаний-партнеров для реализации этой цели.

По мере эксплуатации солнечные батареи постепенно теряют эффективность, снижаясь примерно на 1% ежегодно. Несмотря на то, что за 25-30 лет их производительность снижается незначительно, с экономической точки зрения предпочтительнее заменить фотоэлементы на новые, чтобы восстановить максимальную выработку.

Тем не менее, компоненты старых солнечных панелей – стекло, алюминий, серебро и кремний – сами по себе устойчивы к коррозии. Возможность их переработки существует, но в условиях высоких затрат на электроэнергию, особенно в регионах с развитой солнечной энергетикой, стоимость полученных материалов превышает цену первичного сырья. переработки. Новое изобретение, разработанное сингапурскими учеными, способно переломить сложившуюся ситуацию.