Отходы во всем мире, производимые кремнием, присутствующим в выведенных из эксплуатации солнечных панелях, увеличиваются вместе с увеличением использования солнечной энергии и «концом срока службы» изношенных солнечных панелей (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, попадает на свалки. А перерабатывать кремний, мягко говоря, непросто: в нем есть примеси и дефекты, которые не позволяют использовать его повторно 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 до термоэлектрических, панели «перевоплощаются»
Я нахожу подход NTU гениальным 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.
Для этого исследователи сначала измельчили солнечные элементы, используя технологию шарового измельчения. 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 методом 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 ценные материалы. Материалы, полезные в производстве компонентов возобновляемой энергии, таких как высокоэффективные термоэлектрические, которые собирают тепло и преобразуют его в электричество», — говорит соавтор исследования (Я связываю это с вами здесь), доцент Нрипан Мэтьюз.
Следующий шаг? Привнесение этой технологии в крупномасштабную переработку отходов кремния. Таким образом, его можно использовать для сбора высокотемпературной энергии, например, для преобразования отработанного тепла, вырабатываемого промышленными процессами, в электричество.
Еще один момент в пользу Солнечные.
