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.