CAS išrado fotovoltinės silicio plokštelės technologiją

PV modulių perdirbimas tampa vis svarbesnis, o silicio medžiagos perdirbimo ir išgryninimo technologija iš nebenaudojamų modulių, kad būtų galima pakartotinai panaudoti PV grandinėje gaminant naujas elementus, pasirodė esąs didelis iššūkis. Neseniai Xu Xinhai, Wang Yin ir Lai Dengguo iš Kinijos mokslų akademijos universiteto išrado technologiją, skirtą perdirbti ir atnaujinti kristalinio silicio PV modulių laužą, sėkmingai gaudami pageidaujamas ir didelio grynumo silicio plokšteles su nepažeista struktūra, minimaliu storiu ir puikia šviesa. fiksavimo galimybė.

Rezultatai buvo paskelbti Resources, Conservation & Recycling ir įtraukti į sciencedirect.

1. Perdirbto silicio pakartotinio naudojimo vertė

Perdirbimas ir pakartotinis naudojimas yra viena patraukliausių strategijų, skirtų kompensuoti poveikį aplinkai ir paversti PV modulių atliekas tvariu FE pramonės ištekliu. Todėl daug pastangų sutelkta į išteklius iš PV modulių atliekų, ypač kristalinio silicio (c-Si) iš c-Si pagrindu pagamintų PV modulių, kurie užima didelę rinkos dalį, atgauti.

Vertingas aliuminio rėmas pašalinamas cheminiu tirpimu ir terminiu skaidymu, o likusią kapsuliavimo medžiagą EVA, kuri lieka po atskyrimo, galima toliau atgauti iš grūdinto stiklo, Si elementų ir Cu litavimo juostos. Saulės tipo silicis gali būti atgaunamas ir cheminiu ėsdinimo būdu išvalomas ir pakartotinai įpurškiamas kaip žaliava saulės elementų gamybai.

Si saulės elementų energijos konversijos efektyvumas visų pirma priklauso nuo jų elektrinių ir optinių savybių, įskaitant silicio plokštelių kokybę (pvz., vidinį grynumą, storį), metalinius elektrodus, paviršiaus pasyvumą ir paviršiaus struktūros gebėjimą sulaikyti šviesą (taip). ir kt., 2014). Sunku pagerinti neardomuoju būdu perdirbtų silicio plokštelių elektrines savybes pagerinant jų grynumą, nebent jos išlydomos, kad būtų atkurti luitai.

Todėl reikia ieškoti ekonomiškų, tvarių ir palankių variantų. Mokslininkai pasiūlė idealų perdirbimo modelį nepažeistoms silicio plokštelėms su tiesioginio pakartotinio naudojimo charakteristikomis išgauti komerciniuose PV moduliuose, skirtuose naujų saulės elementų gamybai.

2. Praleiskite luitus ir tiesiogiai perdirbkite plokšteles

Kinijos mokslų akademijos Pagrindinės miesto teršalų transformacijos laboratorijos mokslininkai tikisi prisitaikyti prie šios galimybės.

Tyrėjų nuomone, praleidus luitų gamybos ir plokštelių pjovimo procesą būtų galima sutaupyti apie 40 procentų PV modulių gamybos sąnaudų, tačiau dabartinė technologija vis dar susiduria su dideliais iššūkiais. Pavyzdžiui, nešvarumus ant perdirbto silicio elementų paviršiaus reikia pašalinti cheminiu ėsdinimu, kad būtų gautos grynos silicio plokštelės. Šis procesas tradiciškai yra drastiškas ir nekontroliuojamas, todėl labai sumažėja plokštelės storis.

Atsižvelgdama į tai, grupė ieškojo būdų, kaip atkurti silicio plokšteles, tinkamas didelio efektyvumo elementų ir modulių gamybai. Tyrėjai naujai sukūrė tirpiklio terminio plėtimosi kartu su terminio skilimo (SSTD) metodu, kuris integruoja neardomąjį silicio elementų atgavimą naudojant SSTD procesą, nuoseklų ėsdinimą rūgštimi silicio plokštelių išankstiniam gryninimui, naują išplėstinį MACE metodą, skirtą ultra-valymui ir tuo pačiu metu itin mažo atspindžio paviršiaus tekstūros gamyba ir pakartotinis regeneruotos medžiagos panaudojimas sistemoje.

Taikomi cheminio apdorojimo metodai išvalo silicio plokšteles ir pagerina jų paviršiaus savybes. Gavę didelio grynumo ir nepažeistas plokšteles, tyrėjai sureguliavo regeneruotų Si plokštelių paviršiaus tekstūrą taikydami vieno etapo MACE procesą su Cu / Ag cheminiu ėsdymu, tuo pačiu kontroliuojamai konstruodami įvairias antirefleksines tekstūras, įskaitant įdomias dvigubo masto mikro. /nanostruktūros, todėl susidaro daugybė paviršiaus struktūrų, įskaitant DMN, nanolaidelius, nanoporas ir apverstus stačiakampius kūgius, kurie gali žymiai sumažinti paviršiaus atspindėjimą ir sukurti „juodojo silicio“ plokšteles.

3. Nuostabūs tyrimo rezultatai

Taikant šią techniką, tyrėjams pavyko gauti idealias ir didelio grynumo silicio plokšteles, kurių struktūra nepažeista, storis yra minimalus ir puiki šviesos gaudymo galimybė. Remiantis straipsniu, regeneruotos plokštelės turi gerą storį (165 μm), savitumą (1.02-2.28 Ω-cm), nešiklio tarnavimo laiką (1.12-2.47 μs) ir itin mažą. atspindėjimas (5-15 proc.), palyginti su komercinėmis plokštelėmis, todėl galima gaminti didelio efektyvumo PV modulius.

Apytikslis ekonominis įvertinimas rodo, kad šios integruotos strategijos gamybos sąnaudos yra mažesnės nei silicio plokštelių, gautų naudojant įprastinius perdirbimo procesus arba pramoninės gamybos procesus, kainą, be to, galima visiškai perdirbti aliuminio rėmus, grūdintą stiklą, vario juosteles ir didelio grynumo sidabrą. ir aliuminio milteliai, kurie gali būti pakartotinai naudojami sistemoje, o tai užtikrina ekonominį gyvybingumą ir didelį išteklių tvarumą.

Darbas priklauso Nacionaliniam Kinijos gamtos mokslų fondui (Nr. 52102120) ir yra remiamas Pietryčių Azijos nacionalinio biomasės atliekų ištekliais pagrįsto tvaraus vystymosi technologijų mokslinių tyrimų ir plėtros bei pritaikymo demonstravimo ir yra įtrauktas į „Strateginio novatoriško mokslo ir technologijų specialybės“ sąrašą. Kinijos mokslų akademijos projektas (A)" (Nr. XDA23030301). XDA23030301), pagrindinis Fudziano provincijos pramonės pionieriaus projektas (Nr. 2019H0056) ir pagrindinis Fudziano provincijos socialinės plėtros projektas (Nr. 2021Y0069).