До 97% серебра извлекли из солнечных элементов в расплаве щелочей без кислот

Серебро отделяют, а не растворяют

При переработке солнечных элементов серебро можно извлекать кислотным выщелачиванием. Азотная кислота переводит металл в раствор, однако процесс сопровождается образованием оксидов азота и кислых сточных вод, а также требует последующего извлечения серебра из раствора.

Команда из Университета Нинся предложила другой подход: отработанные элементы погружают в расплавленную смесь гидроксидов натрия и калия. Ванна воздействует не на само серебро, а на пассивирующий слой нитрида кремния (SiNx). Покрытие стравливается, связь с подложкой ослабевает, и серебряные проводники отделяются в металлическом виде.

Сколько серебра удалось извлечь

При температуре 230 °C и времени обработки 150 секунд исследователи извлекли 94,34% серебра и эффективно удалили слой SiNx. Максимальная степень извлечения в экспериментах составила 97,11%.

Метод позволяет обойтись без растворения серебра в кислоте. Но бескислотный процесс не означает отсутствия химического воздействия: горячий щелочной расплав способен повреждать кремниевую подложку.

Как ограничили потери кремния

После удаления защитного покрытия гидроксид-ионы начинают взаимодействовать с открытым кремнием. Он переходит в растворимые силикаты, а на поверхности остаются небольшие углубления.

Чтобы сдержать коррозию, исследователи подбирали температуру и продолжительность обработки. При 230 °C и выдержке 100 секунд потеря кремния составила 2,62%. Этот результат получен при другом времени обработки, чем извлечение 94,34% серебра, поэтому объединять оба показателя в один режим нельзя.

Зачем переработчикам такой метод

Срок службы солнечных панелей составляет около 25–30 лет, и ранние поколения коммерческих установок подходят к его завершению. Для переработчиков это означает рост потока отработанных модулей и необходимость извлекать из них ценные материалы.

Серебро составляет менее 0,03% массы списанной панели, но на него приходится почти половина её стоимости. Поэтому степень извлечения металла — один из ключевых показателей переработки.

Пока метод испытан только в лаборатории. Результаты показывают возможность прямого отделения серебра с ограниченными потерями кремния, но не подтверждают готовность технологии к промышленному применению. Называть процесс полностью безвредным или не повреждающим подложку также преждевременно.

Результаты исследования опубликованы в журнале Journal of Cleaner Production 28 октября.