Новые солнечные панели из отходов солнечных панелей

28 ноября 2022 г.

Георг Матисен, Норвежский университет науки и технологий

Солнечная энергия — хорошая новость для планеты Земля, но солнечные панели не так благоприятны для климата, как следовало бы. Исследователь Мартин Беллманн использует отходы производства солнечных панелей, которые он называет «черным золотом», для изготовления новых панелей.

Солнечная энергия – это чистая энергия. Чистый и простой. Но все начинает усложняться, когда дело доходит до получения сырья, необходимого для производства солнечных батарей. Мало того, что большая часть этого сырья поступает из Китая, но до трети материала теряется в процессе производства.

«Но этот материал можно восстановить в рамках производственного процесса», — говорит Мартин Беллманн. «И, возможно, это позволит нам создать новую солнечную промышленность в Европе», - говорит он. Беллманн является старшим бизнес-разработчиком в SINTEF Industry и возглавляет международный проект по производству солнечных батарей под названием Icarus. Солнечные панели в настоящее время обеспечивают 60% глобального роста возобновляемой энергетики.

Беллманн объясняет, как солнечные панели начинаются с минерального кварца, который используется для производства сверхчистого кремния. Сначала кремний плавят в тигле и извлекают кристалл или слиток кремния.

«Слиток образует своего рода цилиндр, который растет и растет, медленно вытягивая кремний из тигля», — говорит Беллманн. «Затем его разрезают на квадратный блок, который распиливают на тонкие ломтики, или пластины, как мы, исследователи, их называем», — говорит он.

Типичная пластина имеет толщину всего 0,13 миллиметра (13 микрометров), и именно эти пластины используются для изготовления солнечных панелей.

Но в результате всей этой распиловки получается очень много порошка «опилок». Это похоже на распиловку деревянной доски — часть древесины теряется в виде опилок. То же самое происходит, когда вы распиливаете кремниевый слиток, даже если вы используете тонкую алмазную проволоку. Некоторый материал всегда будет потерян в виде «силиконового порошка».

«Мы теряем 35% кремния в виде черного порошка», — говорит Беллманн.

Именно этот порошок, который он называет новым черным золотом, исследователи стремятся использовать.

«Сегодня мы просто выбрасываем этот порошок», — говорит Беллманн. Проект «Икар» в первую очередь ищет способы вернуть порошок в производственно-сбытовую цепочку и использовать его для изготовления кремниевых кристаллов и солнечных панелей», — говорит он.

Порошок собирается в жидкую смесь осадка, которая также содержит загрязняющие вещества, образующиеся в процессе распиловки, такие как кислород, углерод, никель, железо и алюминий.

«Кремний, загрязненный этими металлами, непригоден для производства солнечных панелей», — говорит Беллман.

Вот почему он работает вместе с партнерами по проекту Icarus, чтобы найти способы обеззараживания кремниевого порошка, чтобы его можно было переработать в качестве сырья для новых солнечных панелей. То, что сегодня мы считаем отходами, можно использовать в других продуктах, например, в аккумуляторах для электромобилей. Ряд партнеров тестируют различные способы отделения кремния от загрязненной смеси.

Естественно, цель состоит в том, чтобы лучше использовать сырье, что, в свою очередь, будет полезно для окружающей среды и климата. Но также заявленной целью является достижение Европы большей самодостаточности.

«Европейский сектор солнечных панелей когда-то был больше, чем сейчас, но теперь все перенесено в Китай», — говорит Беллманн. «Сегодня мы в значительной степени зависим от сырья из Азии, и кремний не является исключением. Мы планируем использовать кремниевый порошок, чтобы снизить нашу зависимость от Китая», — говорит он.

Беллманн надеется, что исследовательский проект «Икар» станет основой для новой отрасли, возможно, также в Норвегии. Норвежская энергетика чиста, и в этом контексте это главное преимущество.