Развитие солнечной энергетики ускоряется по всему миру, однако ограниченный срок службы панелей (иногда до 25-30 лет) создает угрозу. Ожидается, что к 2050 году из строя выйдет до 78 миллионов тонн солнечных панелей, изготовленных из почти неразлагаемых материалов. Ученые из Сингапура предложили решение — новый способ переработки устаревших панелей, который позволит замкнуть их жизненный цикл и использовать на производстве другой важной продукции.
Большинство производимых солнечных панелей основано на высоко murni кремнии. Извлечение его из остальных компонентов, например алюминия, меди, серебра, свинца и пластика, представляет собой сложную задачу. Полученная в результате такой переработки кремнийЧасто имеет примеси и дефекты, из-за чего не годится для применения в других изделиях на основе кремния.
Новые способы получения высокочистого кремния требуют много энергии и опасных веществ, что делает процесс дорогостоящим и не очень популярным. разработалаБолее действенный метод с применением ортофосфорной кислоты ( H3PO4…которую используют в пищевой промышленности и производстве напитков.
Наш метод восстановления кремния сочетает эффективность и результативность. Отсутствие использования нескольких реагентов упрощает последующую очистку химических отходов. При этом степень извлечения чистого кремния сравнима с таковой, получаемой при помощи энергозатратных экстракционных методов. заявилГлавным автором исследования является Нрипан Мэтьюз. Nripan Mathews).
Новая методика для удаления металлов (алюминия и серебра) с поверхности отработавших солнечных элементов предполагает обработку панелей горячим раствором ортофосфорной кислоты. H3PO4Процесс очистки кремния от примесей выполняется в течении 30 минут при помощи ортофосфорной кислоты. Для полного удаления металлов процедуру повторяют с новой порцией ортофосфорной кислоты. В итоге получается высокочистый кремниевый пластин.
Оценка образцов с помощью рентгенофлуоресцентного анализаОптико-эмиссионная спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой выявила впечатляющую степень восстановления 98,9% и чистоту 99,2%. Показатели сопоставимы с показателями восстановленного кремния, получаемого современными методами.
Кремний с такими характеристиками пригоден для изготовления анодов литий-ионных аккумуляторов. Испытания разработанных таким образом батарей показали эффективность на уровне, сравнимом с батареями, в которых аноды сделаны из нового кремния.
По мнению исследователей, этот более доступный и быстрый метод восстановления кремния станет толчком для развития аккумуляторов для электромобилей. Исследователи уже разрабатывают коммерческое применение технологии, ищут для этого промышленную поддержку.
Из-за снижения мощности около 1% ежегодно во время эксплуатации старые солнечные батареи становятся проблемой. За 25-30 лет производительность снижается даже не наполовину, но с коммерческой точки зрения выгоднее заменить фотоэлементы новыми и вернуть максимальную выработку.
Старые фотоэлементы сделаны из стекла, алюминия, серебра и кремния. Ни один из этих материалов сам по себе не подвергается активной коррозии. Их можно перерабатывать, но в условиях нынешней высокой стоимости энергии в странах с большой долей солнечной генерации цена таких материалов оказывается выше, чем у полученных другими методами. переработкиИзобретение учёных из Сингапура, возможно, перевернёт сложившуюся ситуацию.