CAS izume fotonaponsku tehnologiju silikonskih pločica

Recikliranje fotonaponskih modula dobija na značaju, a tehnologija za ponovnu obradu i prečišćavanje silicijumskog materijala iz modula na kraju životnog veka za ponovnu upotrebu u PV lancu za proizvodnju novih ćelija pokazala se kao veliki izazov. Nedavno su Xu Xinhai, Wang Yin i Lai Dengguo sa Univerziteta Kineske akademije nauka izmislili tehnologiju za recikliranje i nadogradnju otpadnih kristalnih silicijumskih PV modula, uspješno dobijajući poželjne silikonske pločice visoke čistoće netaknute strukture, minimalne debljine i odlične svjetlosti. sposobnost hvatanja.

Rezultati su objavljeni u Resources, Conservation & Recycling i uključeni su u Sciencedirect.

1. Vrijednost ponovne upotrebe recikliranog silicijuma

Recikliranje i ponovna upotreba jedna je od najatraktivnijih strategija za ublažavanje utjecaja na okoliš i transformaciju otpadnih fotonaponskih modula u održivi resurs za fotonaponsku industriju. Stoga su mnogi napori usmjereni na povrat resursa iz otpadnih fotonaponskih modula, posebno kristalnog silicijuma (c-Si) iz fotonaponskih modula baziranih na c-Si, koji imaju veliki tržišni udio.

Vrijedan aluminijumski okvir se uklanja kemijskim otapanjem i termičkom razgradnjom, a preostali materijal za kapsuliranje EVA, koji ostaje nakon odvajanja, može se dalje izvući iz kaljenog stakla, Si ćelija i Cu lemne trake. Solarni silicij se može oporaviti i zatim podvrgnuti procesu pročišćavanja hemijskim jetkanjem i ponovo ubrizgati kao sirovina za proizvodnju solarnih ćelija.

Efikasnost konverzije energije Si solarnih ćelija prvenstveno ovisi o njihovim električnim i optičkim svojstvima, uključujući kvalitetu silikonskih pločica (npr., intrinzičnu čistoću, debljinu), metalne elektrode, površinsku pasivizaciju i sposobnost hvatanja svjetlosti površinske strukture (Ye et al., 2014). Za nedestruktivno reciklirane silikonske pločice, teško je poboljšati električna svojstva poboljšanjem njihove unutrašnje čistoće, osim ako se ne rastope kako bi se reproducirali ingoti.

Stoga je potrebno tražiti isplative, održive i benigne opcije. Naučnici su predložili idealan model recikliranja za obnavljanje netaknutih silicijumskih pločica sa karakteristikama direktne ponovne upotrebe u komercijalnim fotonaponskim modulima za ponovnu proizvodnju novih solarnih ćelija.

2. Preskočite ingote i direktno reciklirajte oblatne

Naučnici iz Ključne laboratorije za transformaciju urbanih zagađivača Kineske akademije nauka nadaju se da će se prilagoditi ovoj nemogućnosti.

Prema mišljenju istraživača, preskakanje procesa proizvodnje ingota i rezanja vafla moglo bi uštedjeti oko 40 posto troškova proizvodnje fotonaponskih modula, ali trenutna tehnologija se i dalje suočava sa značajnim izazovima. Na primjer, nečistoće na površini recikliranih silikonskih ćelija moraju se ukloniti kemijskim jetkanjem kako bi se dobile čiste silikonske pločice. Ovaj proces je tradicionalno drastičan i nekontrolisan, i ima tendenciju da dovede do dramatičnog smanjenja debljine vafla.

Imajući to na umu, grupa je tražila načine da povrati silikonske pločice pogodne za proizvodnju visokoefikasnih ćelija i modula. Istraživači su nedavno razvili termičku ekspanziju otapala u kombinaciji s metodom termičke dekompozicije (SSTD) koja integrira nedestruktivno obnavljanje silikonskih ćelija postupkom SSTD, sekvencijalno kiselo jetkanje za pred-pročišćavanje silicijumskih pločica, novu proširenu MACE metodu za ultra-pročišćavanje i simultana proizvodnja teksture površine ultra niske refleksije i ponovna upotreba obnovljenog materijala u sistemu.

Korištene metode kemijske obrade pročišćavaju silikonske pločice i poboljšavaju njihove površinske karakteristike. Nakon što su dobili visoke čistoće i netaknute pločice, istraživači su podesili površinsku teksturu obnovljenih Si vafla primjenom jednostepenog MACE procesa s Cu/Ag potpomognutim kemijskim jetkanjem, dok su kontrolisano konstruirali različite antirefleksne teksture, uključujući zanimljive mikroskopske dvostruke skale. /nanostrukture, što rezultira nizom površinskih struktura uključujući DMN, nanožice, nanopore i obrnute pravokutne stošce koje mogu značajno smanjiti površinsku refleksiju i proizvesti pločice 'crnog silicija'.

3. Nevjerovatni rezultati istraživanja

Ovom tehnikom istraživači su uspjeli da dobiju idealne silikonske pločice visoke čistoće netaknute strukture, minimalne debljine i odlične sposobnosti hvatanja svjetlosti. Prema radu, obnovljene pločice imaju dobru debljinu (165 μm), otpornost (1.02-2.28 Ω-cm), vijek trajanja nosioca (1.12-2.47 μs) i ultra-nisku refleksivnost (5-15 procenata) u poređenju sa komercijalnim pločicama, što ga čini izvodljivim za proizvodnju visoko efikasnih fotonaponskih modula.

Gruba ekonomska procjena pokazuje da je proizvodni trošak ove integrirane strategije niži od cijene silikonskih pločica iz konvencionalnih procesa recikliranja ili procesa industrijske proizvodnje, a također omogućava potpunu reciklažu aluminijskih okvira, kaljenog stakla, bakrenih traka i srebra visoke čistoće. i aluminijumski prah, koji se može ponovo koristiti u sistemu, što rezultira ekonomskom održivošću i visokom održivošću resursa.

Rad je dio Nacionalne fondacije za prirodne nauke Kine (br. 52102120) i podržan je od strane Nacionalne istraživačke i razvojne tehnologije za održivi razvoj zasnovan na otpadu biomase u jugoistočnoj Aziji i naveden je kao "Strateški pionirski specijalni nauku i tehnologiju Projekat (A)" Kineske akademije nauka (br. XDA23030301). XDA23030301), ključni projekat za industrijski pionir u provinciji Fujian (br. 2019H0056) i ključni projekat za društveni razvoj u provinciji Fujian (br. 2021Y0069).