Щадящий метод позволяет экологично перерабатывать солнечные батареи

Используя новый метод, можно эффективно извлекать драгоценные металлы из тонкопленочных солнечных элементов.

Об этом свидетельствуют новые исследования Технологического университета Chalmers, Швеция. Этот метод намного безопаснее для окружающей среды, чем предыдущие методы переработки, и открывает путь к созданию более гибких и высокоэффективных солнечных батарей.

На сегодняшний день существует два основных типа солнечных батарей. Самый распространенный — на основе кремния, на него приходится 90 процентов рынка. Другой тип, тонкопленочные солнечные элементы, в которых, в свою очередь, используются три основные подтехнологии, одна из которых известна как CIGS (селенид меди, индия, галлия) и состоит из слоя различных металлов, включая индий и серебро. Тонкопленочные солнечные элементы на сегодняшний день являются наиболее эффективными из современных коммерчески доступных технологий. Их также можно адаптировать для использования во многих отраслях. Проблема в том, что спрос на индий и серебро высок, а увеличение производства сопровождается увеличением количества отходов производства, которые содержат как смесь ценных металлов, так и вредных веществ.  Таким образом, возможность отделять привлекательные металлы от других веществ становится чрезвычайно ценной с экономической и экологической точки зрения, поскольку их можно повторно использовать в новых продуктах. 

«Очень важно удалить все примеси и переработать материал, чтобы он снова стал максимально чистым. До сих пор для достижения успеха использовались высокая температура и большое количество химикатов, что является дорогостоящим процессом, который также не является экологически чистым», — говорит Иоанна Текнеци, аспирант кафедры химии и химической технологии, которая вместе с Бурчак Эбин и Стеллан Хольгерссон опубликовали новые результаты в журнале Solar Energy Materials and Solar Cells.

Теперь их исследования показывают, что более экологически безопасный процесс переработки может иметь тот же результат.

«Мы приняли во внимание как чистоту, так и экологически безопасные способы переработки и изучили, как отделить металлы из тонкопленочных солнечных батарей в кислотных растворах с помощью метода, который называется выщелачиванием. Нам также приходится использовать химикаты, но далеко не так часто, как при предыдущих методах выщелачивания. Чтобы проверить чистоту извлеченных индия и серебра, мы измерили концентрации возможных примесей и увидели, что оптимизация может их уменьшить», — говорит Иоанна Текнеци.

Исследования показали, что можно восстановить 100 процентов серебра и около 85 процентов индия. Процесс происходит при комнатной температуре без добавления тепла.

«Это занимает один день, что немного дольше, чем традиционные методы, но с нашим методом он становится более экономичным и безопасным для окружающей среды. Мы надеемся, что наше исследование может быть использовано в качестве эталона для оптимизации процесса переработки и проложит путь к более широкому использованию этого метода в будущем», — говорит Бурчак Эбин.

Метод

1. Пленка солнечного элемента анализируется по составу, химическим элементам, размеру частиц и толщине. Солнечная батарея помещается в емкость с раствором кислоты нужной температуры. Перемешивается, что быстрее растворялись металлы в кислоте. Этот процесс называется выщелачиванием.
2. Эффективность выщелачивания и химические реакции оцениваются путем анализа проб, взятых в определенное время в процессе выщелачивания. Различные металлы выщелачиваются в разное время. Это означает, что процесс можно остановить до того, как все металлы начнут растворяться, что, в свою очередь, способствует достижению более высокой чистоты.
3. Когда выщелачивание завершено, нужные металлы находятся в растворе в виде ионов и могут быть легко очищены для повторного использования в производстве новых солнечных элементов.

Источник: Recycling Magazine, 13 апреля 2023

You can read the English version on the official source