Сонячна енергетика набирає темпи в усьому світі, але обмежений термін служби сонячних панелей (іноді по 25-30 років) загрожує серйозними проблемами. За прогнозами, до 2050 року до 78 мільйонів тонн сонячних панелей вийдуть з експлуатації — притому що вони зроблені з практично нерозкладних матеріалів. Дослідники з Сінгапуру запропонували вихід – новий спосіб переробки панелей, що відслужили свій вік, який дозволить закільцювати їх життєвий цикл і направити на виробництво іншої важливої продукції.
В основі більшості сонячних панелей – високочистий кремній. Але відокремити його від інших компонентів, таких як алюміній, мідь, срібло, свинець та пластик, досить складно. До того ж отриманий після подібної переробки кремній часто містить домішки і дефекти, що робить його непридатним для використання в інший кремневмісткій продукції.
Сучасні методи вилучення високочистого кремнію енерговитратні і пов’язані з отруйними хімікатами. Тому така переробка обходиться дорого і не дуже поширена. Група вчених з Наньянського технологічного університету розробила більш ефективний спосіб з використанням ортофосфорної кислоти (H3PO4), яку застосовують в харчовій промисловості і виробництві напоїв.
Щоб видалити метали (алюміній і срібло) з поверхні відпрацьованих сонячних елементів, нова методика передбачає обробку панелей гарячим розчином ортофосфорної кислоти (H3PO4) протягом 30 хвилин. Для повного видалення металів процес повторюється з використанням свіжої ортофосфорної кислоти. В результаті на виході виходять високочисті кремнієві пластини.
Оцінка зразків за допомогою рентгенофлуоресцентного аналізу і оптико-емісійної спектрометрії з індуктивно-зв’язаною плазмою показала, що вони мають вражаючу ступінь відновлення 98,9% і чистоту 99,2%. Це можна порівняти з показниками відновленого кремнію, отриманого застосовуваними сьогодні методами.
Кремній з цими характеристиками можна пустити на виробництво анодів для літій-іонних акумуляторів. Коли вчені протестували виготовлені таким способом батареї, їх ефективність виявилася на тому ж рівні, якби аноди виготовили з купленого, а не відновленого кремнію.
На думку дослідників, цей більш дешевий і швидкий метод відновлення кремнію послужить імпульсом для подальшої розробки акумуляторів для електромобілів. Тому вони вже планують комерційне використання технології, підшукуючи для цього промислових партнерів.
Проблема відпрацьованих сонячних батарей існує через те, що при звичайній експлуатації вони втрачають потужність приблизно на 1% в рік. І хоча за 25-30 років їх вироблення падає навіть не наполовину, з комерційної точки зору вигідніше замінити фотоелементи на нові і знову повернути вироблення на максимум.
Однак старі фотоелементи складаються зі скла, алюмінію, срібла і кремнію — нічого з цього саме по собі активно не кородує. Переробляти їх можна, але при сьогоднішній дорожнечі енергії в країнах, де особливо висока частка сонячної генерації, ціна таких матеріалів виходить вище, ніж у отриманих не за допомогою переробки. Винахід Сінгапурських вчених може нарешті змінити цей стан речей.