Российские ученые получили карбид кремния из отслужившей солнечной панели

Ученые Томского политехнического университета и Севастопольского государственного университета испытали способ получения карбида кремния из отслужившей поликристаллической солнечной панели. Метод сочетает пиролиз и обработку электрической дугой. Результаты исследования опубликованы в журнале Silicon.

Фотоэлектрические модули обычно служат 20–30 лет. После вывода из эксплуатации они становятся многокомпонентными отходами: в их составе есть стекло, алюминий, кремний, медь и полимеры. Для переработчиков задача состоит не только в разделении этих компонентов, но и в получении продуктов, пригодных для дальнейшего использования.

На первом этапе исследователи нагрели панель до 500 °C методом пиролиза, чтобы удалить полимерную прослойку и отделить кремнийсодержащий материал. Затем его смешали с техническим углеродом и обработали безвакуумной электрической дугой при температуре 1800 °C. Получение карбида кремния на этом этапе заняло одну минуту.

Предварительный пиролиз помог сократить количество нежелательных примесей. По данным исследователей, после такой обработки в конечном продукте не обнаруживалась фаза силицида железа, а доля целевого карбида кремния повышалась.

Состав исходной смеси также повлиял на результат. При увеличении содержания добавленного углерода с нуля до 30% доля карбида кремния в твердом продукте выросла с 46 до 61%. Одновременно содержание свободного кремния снизилось с 19,7 до 8,3%, а диоксида кремния — с 3% до следовых количеств. Исследователи связывают это с тем, что дополнительный углерод помог вовлечь больше кремния в реакцию.

Карбид кремния используют в абразивах, огнеупорных изделиях, керамике, нагревательных элементах и компонентах силовой электроники. Для рынка вторсырья работа представляет интерес как возможный путь переработки кремнийсодержащей части солнечных панелей в материал для других производств.

При этом доля карбида кремния в продукте не равнозначна выходу готового электронного материала. В представленных результатах нет подтверждения пригодности полученной смеси для изготовления силовых полупроводников. Не приведены также данные о себестоимости, промышленной производительности и требованиях к дальнейшей очистке. Поэтому возможные области применения и экономическую целесообразность метода еще предстоит оценить.

Исследование поддержано Министерством науки и высшего образования России в рамках проекта № FSWW-2025–0003.

Фото: ТПУ (https://news.tpu.ru/)