随着双碳政策的推进,可再次生产的能源的热潮不减。加上政府的大量补贴,光伏太阳能板迅速普及,慢慢的变成了许多公共电网和家庭屋顶必不可少的部分之一。但随之而来的是废旧光伏太阳能板数量与日俱增,如何处置报废的光伏太阳能板成为一大难题。
近日,新加坡南洋理工大学(NTU Singapore)的科学家们发明了一种从报废的太阳能电池板中回收高纯度硅的有效方法,用来生产锂离子电池,这无疑能对市场日渐增长的材料需求提供一定的帮助。
高纯度硅虽然在太阳能电池板的电池中占比较小,但却是太阳能电池的重要组成部分,但一直以来,将硅与其他太阳能电池组件(如铝、铜、银、铅和塑料)分离是一项巨大的挑战。现有的纯硅是通过用氢氟酸或氢氟酸和其他化学品的混合物处理太阳能电池来回收的。这种方法会涉及含有剧毒的化学物质,并且成本相对高昂,不便大规模的在太阳能板组件回收市场推广。
但在最新的研究当中,新加坡南洋理工大学的科研人员通过一种使用磷酸的新提取方法克服了这些困难。据悉,磷酸是一种食品和饮料工业中常用的物质。NTU的最新研究成果已经发表在了《太阳能材料与太阳能电池》杂志上。
据了解,NTU采取的办法不仅更便捷而且比现有的硅回收技术相比,具有更高的回收率和提纯度。除此之外,NTU还提高了硅回收技术的效率,传统方法中需要采用包括强酸和高碱性两种化学物质,但NTU的研究方法秩序采用一种试剂(磷酸)。
总而言之,NTU的研究人员将报废的太阳能电池浸泡在热稀释的磷酸中30分钟,这一步是为了去除其表面的金属(铝和银)。随后重复这一过程,不断使用新鲜磷酸以确保完全去除金属,最后会得到纯硅晶片。
与此同时,用这种方法回收的硅被升级为锂离子电池的阳极并测试其效率时,它的性能与全新硅相差无几。据悉,目前的样品回收率为98.9%,纯度为99.2%。
南洋理工大学的研究小组表示,他们所研发的硅回收办法能够通过保持资源循环来潜在地解决日益严重的太阳能电池板报废回收问题。
这其实不是科学家第一次在回收报废光伏太阳能板的硅上做文章。早在今年年初,澳大利亚迪肯大学(Deakin University)前沿材料研究所(IFM)的科学家们就表示开发出了一种可持续方法,可以从太阳能电池板废料中提取硅,并将其重新配置为纳米硅,然后用来制造锂离子电池的高能阳极。而且这种工艺价格低且安全高效。据了解,在不使用一些危险化学物质的前提下,提取硅并且将其还原为纳米颗粒是非常有挑战性的。
可再生能源的大量投入到正常的使用中,太阳能板的数量也在近几十年不断攀升。而一块太阳能电池板的常规使用的寿命大约在20-30年之间,据统计,到2050年将有7800万吨太阳能电池板即将报废。对于光伏太阳能板的回收,各国都在努力,这是推进国家能源转型不可或缺的一个环节。
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