CAS keksii aurinkosähköpiikiekkoteknologian

PV-moduulien kierrätyksen merkitys kasvaa, ja teknologia, jolla voidaan käsitellä ja puhdistaa piimateriaalia käyttöikänsä lopussa olevista moduuleista käytettäväksi uudelleen aurinkosähköketjussa uusien kennojen valmistuksessa, on osoittautunut suureksi haasteeksi. Äskettäin Xu Xinhai, Wang Yin ja Lai Dengguo Kiinan tiedeakatemian yliopistosta ovat keksineet teknologian kierrättää ja päivittää romun kiteisen piin PV-moduuleja, jolloin saadaan onnistuneesti haluttuja ja erittäin puhtaita piikiekkoja, joissa on ehjä rakenne, minimoitu paksuus ja erinomainen valo. sieppauskyky.

Tulokset on julkaistu Resources, Conservation & Recycling -lehdessä ja sisältyvät sciencedirectiin.

1. Kierrätetyn piin uudelleenkäyttöarvo

Kierrätys ja uudelleenkäyttö on yksi houkuttelevimmista strategioista kompensoida ympäristövaikutuksia ja muuttaa jätteistä aurinkosähkömoduuleita kestäväksi resurssiksi aurinkosähköteollisuudelle. Tästä syystä monet ponnistelut keskittyvät resurssien talteenottoon jätteistä aurinkosähkömoduuleista, erityisesti kiteistä piitä (c-Si) c-Si-pohjaisista aurinkosähkömoduuleista, joilla on suuri markkinaosuus.

Arvokas alumiinikehys poistetaan kemiallisen liukenemisen ja lämpöhajoamisen avulla, ja erotuksen jälkeen jäljelle jäänyt kapselointimateriaali EVA voidaan ottaa edelleen talteen karkaistusta lasista, Si-kennoista ja Cu-juotenauhasta. Aurinkoenergialaatuista piitä voidaan ottaa talteen ja sitten altistaa kemialliseen etsauspuhdistusprosessiin ja ruiskuttaa uudelleen raaka-aineeksi aurinkokennojen valmistukseen.

Si-aurinkokennojen tehonmuunnostehokkuus riippuu ensisijaisesti niiden sähköisistä ja optisista ominaisuuksista, mukaan lukien piikiekkojen laadusta (esim. . , luontainen puhtaus, paksuus), metallielektrodeista, pinnan passivoinnista ja pintarakenteen valonpysäytyskyvystä (Kyllä). et ai., 2014). Ei-tuhoavasti kierrätettyjen piikiekkojen sähköisiä ominaisuuksia on vaikea parantaa parantamalla niiden luontaista puhtautta, ellei niitä sulateta harkkojen tuottamiseksi.

Siksi on etsittävä kustannustehokkaita, kestäviä ja hyvänlaatuisia vaihtoehtoja. Tutkijat ovat ehdottaneet ihanteellista kierrätysmallia ehjien piikiekkojen talteenottamiseksi, joilla on suorat uudelleenkäyttöominaisuudet kaupallisissa aurinkokennoissa uusien aurinkokennojen uudelleenvalmistukseen.

2. Ohita harkot ja kierrätä kiekot suoraan

Kiinan tiedeakatemian kaupunkien epäpuhtauksien muuntamisen avainlaboratorion tutkijat toivovat sopeutuvansa tähän mahdottomuuteen.

Tutkijoiden näkemyksen mukaan harkontuotannon ja kiekkojen leikkaamisen ohittaminen voisi säästää noin 40 prosenttia aurinkosähkömoduulien tuotantokustannuksista, mutta nykyteknologialla on edelleen merkittäviä haasteita. Esimerkiksi kierrätettyjen piikennojen pinnalla olevat epäpuhtaudet on poistettava kemiallisella etsauksella puhtaiden piikiekkojen saamiseksi. Tämä prosessi on perinteisesti raju ja hallitsematon, ja sillä on taipumus johtaa kiekon paksuuden dramaattiseen vähenemiseen.

Tätä silmällä pitäen ryhmä etsi keinoja saada talteen korkeatehoisten kennojen ja moduulien tuotantoon soveltuvia piikiekkoja. Tutkijat ovat äskettäin kehittäneet liuottimen lämpölaajenemisen yhdistettynä lämpöhajotusmenetelmään (SSTD), joka yhdistää tuhoamattoman piikennojen talteenoton SSTD-prosessilla, peräkkäisen happoetsauksen piikiekkojen esipuhdistukseen, uuden laajennetun MACE-menetelmän ultrapuhdistukseen ja samanaikainen ultra-alhainen heijastuskyky pintatekstuurin valmistus ja talteenotetun materiaalin uudelleenkäyttö järjestelmässä.

Käytetyt kemialliset käsittelymenetelmät sekä puhdistavat piikiekkoja että parantavat niiden pintaominaisuuksia. Saatuaan erittäin puhtaita ja ehjiä kiekkoja tutkijat ovat virittäneet talteen otettujen Si-kiekkojen pintakuvioita soveltamalla yksivaiheista MACE-prosessia Cu/Ag-avusteisella kemiallisella etsauksella, samalla kun he ovat rakentaneet hallitusti erilaisia ​​heijastuksenestorakenteita, mukaan lukien mielenkiintoisia kaksimittaisia ​​mikromikrofoneja. /nanorakenteet, mikä johtaa erilaisiin pintarakenteisiin, mukaan lukien DMN:t, nanolangat, nanohuokoset ja käänteiset suorakaiteen muotoiset kartiot, jotka voivat vähentää merkittävästi pinnan heijastavuutta ja tuottaa "mustia piikiekkoja".

3. Upeita tutkimustuloksia

Tällä tekniikalla tutkijat ovat onnistuneet saamaan ihanteellisia ja erittäin puhtaita piikiekkoja, joissa on ehjä rakenne, minimoitu paksuus ja erinomainen valonsieppauskyky. Paperin mukaan talteenotetuilla kiekoilla on hyvä paksuus (165 μm), resistiivisyys (1.02-2.28 Ω-cm), kantoaallon kesto (1.12-2.47 μs) ja erittäin matala. heijastavuus (5-15 prosenttia) verrattuna kaupallisiin kiekkoihin, mikä tekee mahdolliseksi tuottaa erittäin tehokkaita PV-moduuleja.

Karkea taloudellinen arvio osoittaa, että tämän integroidun strategian tuotantokustannukset ovat alhaisemmat kuin perinteisistä kierrätysprosesseista tai teollisista tuotantoprosesseista peräisin olevien piikiekkojen hinta, ja se mahdollistaa myös alumiinirunkojen, karkaistun lasin, kuparinauhan ja erittäin puhtaan hopean täydellisen kierrätyksen. ja alumiinijauhetta, jota voidaan käyttää uudelleen järjestelmässä, mikä johtaa taloudelliseen elinkelpoisuuteen ja korkeaan resurssien kestävyyteen.

Työ on osa Kiinan kansallista luonnontieteiden säätiötä (nro 52102120), ja sitä tukee Kaakkois-Aasian kansallinen biomassajäteresursseihin perustuva kestävän kehityksen teknologian T&K ja sovellusten esittely, ja se on listattu "Strategisen uraauurtavan tieteen ja teknologian erikoisuutena". Kiinan tiedeakatemian projekti (A)" (nro XDA23030301). XDA23030301, Fujianin maakunnan teollisuuden edelläkävijäprojekti (nro 2019H0056) ja Fujianin maakunnan sosiaalisen kehityksen avainhanke (nro 2021Y0069).