Ekologiczny recykling paneli słonecznych

Metale szla­chet­ne moż­na sku­tecz­nie odzy­ski­wać z cien­ko­war­stwo­wych ogniw sło­necz­nych. Pokazują to nowe bada­nia z Chalmers University of Technology w Szwecji. Metoda może zapew­nić, że recy­kling pane­li sło­necz­nych będzie bar­dziej przy­ja­zny dla środowiska.

Recykling pane­li sło­necz­nych jest sto­so­wa­ny na sze­ro­ką ska­lę. Nadal ucze­ni pra­cu­ją nad tym, by go ulep­szyć. Tradycyjnie ogni­wa sło­necz­ne dzie­li­my na dwa głów­ne rodza­je. Najpopularniejsze zbu­do­wa­ne na krze­mie ogni­wa sta­no­wią 90 pro­cent ryn­ku. Drugi typ to cien­ko­war­stwo­we ogni­wa sło­necz­ne, któ­re z kolei wyko­rzy­stu­ją trzy głów­ne tech­no­lo­gie. Jedna z nich jest zna­na jako CIGS (skrót od cop­per, indium gal­lium, sele­ni­de – miedź, ind, gal, sele­nek). Jak sama nazwa wska­zu­je, skła­da się z war­stwy róż­nych meta­li, w tym szcze­gól­nie cen­nych, jak indu i srebro. 

Cenne metale w ogniwach słonecznych

Cienkowarstwowe ogni­wa sło­necz­ne są zde­cy­do­wa­nie naj­sku­tecz­niej­szy­mi obec­nie dostęp­ny­mi na ryn­ku tech­no­lo­gia­mi. Można je rów­nież zgi­nać i dosto­so­wy­wać, co ozna­cza, że moż­na je sto­so­wać w wie­lu róż­nych obsza­rach. Problem w tym, że popyt na ind i sre­bro jest duży, a zwięk­szo­nej pro­duk­cji towa­rzy­szy rosną­ca ilość odpa­dów pro­duk­cyj­nych, któ­re zawie­ra­ją mie­szan­kę cen­nych meta­li i nie­bez­piecz­nych sub­stan­cji. Możliwość oddzie­le­nia pożą­da­nych meta­li od innych sub­stan­cji sta­je się zatem nie­zwy­kle waż­na, aby moż­na je było ponow­nie wyko­rzy­stać w nowych produktach.

Kluczowe zna­cze­nie ma usu­nię­cie wszel­kich zanie­czysz­czeń i recy­kling, aby mate­riał ponow­nie stał się tak czy­sty, jak to tyl­ko moż­li­we. Do tej pory uży­wa­no wyso­kiej tem­pe­ra­tu­ry i dużej ilo­ści che­mi­ka­liów, co jest pro­ce­sem kosz­tow­nym i nie­przy­ja­znym dla środowiska.

Ioanna Teknetzi, dok­to­rant­ka na Wydziale Chemii i Inżynierii Chemicznej.

Zespół bada­czy w Szwecji wziął pod uwa­gę zarów­no czy­stość, jak i przy­ja­zne dla śro­do­wi­ska warun­ki recy­klin­gu i zba­dał, jak oddzie­lić meta­le w cien­ko­war­stwo­wych ogni­wach sło­necz­nych w kwa­śnych roz­two­rach za pomo­cą znacz­nie „łagod­niej­sze­go” spo­so­bu zasto­so­wa­nia meto­dy zwa­nej ługo­wa­niem. Zredukowano jed­no­cze­śnie uży­cie chemikaliów.

Naukowcy wyka­za­li, że moż­li­we jest odzy­ska­nie 100 pro­cent sre­bra i oko­ło 85 pro­cent indu. Proces odby­wa się w tem­pe­ra­tu­rze poko­jo­wej bez doda­wa­nia ciepła.

Jak wygląda recykling paneli słonecznych?

Metoda prze­te­sto­wa­na przez uczo­nych jest wielostopniowa. 

Najpierw nastę­pu­je ana­li­za skła­du che­micz­ne­go, wiel­ko­ści czą­stek i gru­bo­ści mate­ria­łu. Następnie ogni­wo sło­necz­ne tra­fia do pojem­ni­ka z roz­two­rem kwa­su o pożą­da­nej tem­pe­ra­tu­rze. Ekstraktację meta­li w roz­two­rze uła­twia mie­sza­nie. Ten pro­ces nazy­wa się ługowaniem. 

Czytaj tak­że: Recykling bate­rii samo­cho­do­wych do 95 procent

Różne meta­le są ługo­wa­ne w róż­nym cza­sie. Proces moż­na więc łatwo zatrzy­mać, zanim wszyst­kie meta­le zaczną się roz­pusz­czać. To zaś przy­czy­nia się do uzy­ska­nia wyż­szej czystości.

Zajmuje to jeden dzień, czy­li nie­co dłu­żej niż tra­dy­cyj­ny­mi meto­da­mi, ale dzię­ki naszej meto­dzie sta­je się bar­dziej opła­cal­ne i lep­sze dla śro­do­wi­ska. Mamy nadzie­ję, że nasze bada­nia mogą posłu­żyć jako punkt odnie­sie­nia do opty­ma­li­za­cji pro­ce­su recy­klin­gu i uto­ro­wać dro­gę do wyko­rzy­sta­nia tej meto­dy na więk­szą ska­lę w przyszłości.

Burcak Ebin.

Po zakoń­cze­niu ługo­wa­nia pożą­da­ne meta­le znaj­du­ją się w roz­two­rze w posta­ci jonów. Można je potem łatwo oczy­ścić w celu ponow­ne­go wyko­rzy­sta­nia w pro­duk­cji nowych ogniw słonecznych.