Отходы, образующиеся во всем мире из-за кремния, присутствующего в вышедших из употребления солнечных панелях, увеличиваются вместе с увеличением использования солнечной энергии и появлением отработанных солнечных панелей в «конце своего срока службы» (лучшие из них служат около 30 лет). В то время как драгоценные металлы, такие как серебро и медь, часто перерабатываются, кремний, из которого состоит большинство солнечных элементов, оказывается на свалках. А перерабатывать кремний, мягко говоря, непросто: в нем есть примеси и дефекты, которые не позволяют повторно использовать его для новых солнечных элементов. Что сейчас?
Группа ученых из Наньянского технологического университета, Сингапур (НТУ Сингапур) превратил этот предел в силу. Как? Разработка технологии, способной превратить старые солнечные панели в новый высокоэффективный термоэлектрический материал. Материал, который собирает тепло и преобразует его в электричество.
От солнечных батарей к термоэлектрическим: панели «реинкарнируются»
Я считаю подход NTU блестящим в своей простоте. Вместо того, чтобы пытаться поместить джина обратно в лампу, чтобы вернуть солнечным батареям их первоначальное назначение, воспользуйтесь контрастными свойствами термоэлектричества. И это очень кстати, потому что при термоэлектрическом использовании примеси и дефекты улучшают работу, а не мешают ей.
Чтобы добиться этого, исследователи сначала измельчили солнечные элементы, используя технологию шаровой мельницы. Это улучшило их термоэлектрические характеристики, такие как преобразование энергии и эффективность охлаждения. На втором этапе были добавлены порошки фосфора и германия и проведена высокотемпературная обработка. искровое плазменное спекание.
Результаты
Команда разработала образец, который предлагает наиболее оптимизированные термоэлектрические характеристики с рекордной термоэлектрической добротностью (zT): 0,45 при 873 К, что является самым высоким показателем среди термоэлектрических материалов на основе элементарного кремния.
«Используя наши методы восстановления ресурсов, мы показали, что отработанные солнечные панели могут производить высококачественные и ценные материалы. Материалы, полезные при производстве компонентов возобновляемой энергетики, таких как высокоэффективные термоэлектрические компоненты, которые собирают тепло и преобразуют его в электричество», — говорит соавтор исследования (Я связываю это с вами здесь), доцент Нрипан Мэтьюз.
Следующий шаг? Применение этой технологии также для крупномасштабной переработки отходов кремния. Таким образом, его можно использовать для сбора высокотемпературной энергии, например, для преобразования отработанного тепла, образующегося в промышленных процессах, в электричество.
Еще один момент в пользу Солнечные.
