Noua metodă de reciclare face celulele solare și mai ecologice

Ani de zile, argumentele împotriva energiei regenerabile s-au concentrat pe costurile ridicate ale acesteia. Dar pe măsură ce prețul vântului și al solarului a scăzut, argumentele s-au schimbat. Dintr-o dată, îngrijorările cu privire la deșeurile lăsate în urmă când panourile solare au ajuns la sfârșitul duratei de viață au devenit atât de comune încât cercetătorii de la Laboratorul Național de Energie Regenerabilă din SUA s-au simțit obligați să publica un comentariu în Fizica naturii, dezmințindu-le.

O parte din dezinformarea este pură prostie. Ingredientele primare ale majorității panourilor sunt siliciul, aluminiul și argintul, niciunul dintre acestea nu reprezintă o amenințare majoră pentru mediu. Panourile solare au, de asemenea, o durată de viață utilă de zeci de ani, iar marea majoritate a celor existente au mai puțin de 10 ani, așa că deșeurile nu au devenit încă o mare problemă. Și, chiar și odată ce aceste panouri învechite, sunt disponibile tehnici de reciclare.

Poate singura preocupare realistă este că tehnologiile de reciclare existente se bazează pe acid azotic și pot produce unele deșeuri toxice. Dar un grup de cercetători de la Universitatea Wuhan a descoperit un mijloc alternativ de reciclare care evită producerea de deșeuri toxice și este mai eficient din punct de vedere energetic ca bonus.

Gravarea straturilor

După cum am menționat mai sus, deșeurile de la panourile solare nu reprezintă încă o problemă. Autorii lucrării care descriu noua tehnică de reciclare notează că, la sfârșitul anului 2020, 18% din celulele solare utilizate au fost fabricate în același an, iar ritmul de producție s-a accelerat dramatic de atunci. Și panourile tind să nu cedeze atât de mult, ci să scadă lent în eficiență până la punctul în care instalarea unui panou nou are sens economic.

Acestea fiind spuse, numărul de celule pregătite pentru reciclare va crește dramatic în câteva decenii și se așteaptă să fie 80 de milioane de tone de panouri pregătite pentru reciclare în fiecare an până în 2050. Deci, metodele pentru a face acest lucru au fost deja concepute. Cea mai mare parte a valorii panourilor solare vine sub formă de argint folosit pentru cablare și siliciul de înaltă puritate al celulelor. Dar există, de asemenea, un cadru și un suport din aluminiu, un capac de sticlă cu un strat antireflex și lipire care conectează o parte din cabluri.

Tehnicile actuale dizolvă argintul în acid azotic și folosesc alți acizi pentru a gestiona un strat de nitrură de siliciu din panou, precum și unele dintre materialele minore, cum ar fi lipirea. Aceste tehnici au ca rezultat substanțe chimice care sunt dificil de reciclat sau eliminat.

Noua lucrare, mai degrabă decât să se concentreze pe dizolvarea completă a materialelor utilizate la construirea panoului, se bazează pe un scurt tratament chimic care întrerupe în mare măsură conexiunile dintre straturile individuale. În timp ce acest lucru are ca rezultat unele produse secundare chimice, cea mai mare parte a materialului ajunge intactă și într-o formă relativ pură.

Procesul începe cu îndepărtarea fizică a cadrului de aluminiu și a capacului de sticlă, ambele putând fi topite și refolosite pentru fabricație. Aceasta lasă celulele, pe care cercetătorii le dezasambla folosind un amestec topit de hidroxid de sodiu și potasiu, care suferă reacții chimice cu majoritatea componentelor cu care intră în contact. Acesta acționează ca un proces de gravare, reacționând materialul chiar de la suprafața celulei.

Cercetătorii au încercat diferite condiții, de la pulverizarea pe amestecul de NaOH/KOH până la înmuierea celulelor în acesta și la o varietate de temperaturi. Aceștia s-au așezat pe o scufundare de două secunde în amestecul de gravare, urmată de o perioadă scurtă (unul până la două minute) la 200°C. expunerea mai scurtă a permis acestor straturi să se separe, rămânând în mare parte intacte.