Солнечные элементы следующего поколения будут полностью перерабатываемыми

По данным шведского университета Линчёпинга, исследователи университета разработали метод многократной переработки всех частей солнечного элемента без использования экологически опасных растворителей. «Переработанный солнечный элемент имеет ту же эффективность, что и исходный», — говорится в пресс-релизе. «Солнечный элемент изготовлен из перовскита, а основным растворителем является вода».

Ожидается, что потребление электроэнергии резко возрастет в ближайшие годы в связи с развитием ИИ и переходом на электрифицированный транспорт, среди прочего, заявили в университете. Чтобы эти изменения не привели к изменению климата, различные устойчивые источники энергии должны работать вместе. Солнечная энергия давно считается имеющей большой потенциал, и солнечные панели на основе кремния присутствуют на рынке уже более 30 лет. Однако кремниевые солнечные панели первого поколения находятся в конце своего жизненного цикла, что создало неожиданную проблему. «В настоящее время не существует эффективной технологии переработки отходов кремниевых панелей. Вот почему старые солнечные панели оказываются на свалке. Огромные горы электронных отходов, с которыми ничего нельзя сделать», - был процитирован Сюнь Сяо, постдок кафедры физики, химии и биологии (IFM) Линчёпингского университета (LiU). Фэн Гао, профессор оптоэлектроники того же факультета, отметил: «При разработке новых технологий солнечных элементов необходимо учитывать вопросы переработки. Если мы не знаем, как их перерабатывать, возможно, нам вообще не стоит выпускать их на рынок».

Перспективная технология переработки.
Одна из самых перспективных технологий для солнечных элементов нового поколения — перовскит (прим. редактора: минерал оксида кальция и титана, состоящий из титаната кальция с химической формулой CaTiO3). Согласно информации, они не только относительно недороги и просты в производстве, но также лёгкие, гибкие и прозрачные. Благодаря этим свойствам перовскитные солнечные элементы можно размещать на самых разных поверхностях, даже на окнах. Кроме того, они могут преобразовывать до 25 процентов солнечной энергии в электричество, что сопоставимо с современными кремниевыми солнечными элементами. «Сейчас на рынке много компаний, которые хотят вывести на рынок перовскитные солнечные элементы, но мы хотели бы избежать очередной свалки. В этом проекте мы разработали метод, позволяющий повторно использовать все детали в новом перовскитном солнечном элементе без ущерба для его производительности», — цитирует Няньшэна Сюй, постдокторанта LiU.

Однако, учитывая, что срок службы перовскитных солнечных элементов в настоящее время короче, чем у кремниевых, важно, чтобы переработка перовскитных солнечных элементов была эффективной и экологически безопасной, подчеркнул университет. «Перовскитные солнечные элементы также содержат небольшое количество свинца, необходимое для высокой эффективности, но это также предъявляет высокие требования к эффективному процессу переработки». Кроме того, во многих странах мира действуют законодательные требования к производителям собирать и перерабатывать отслужившие свой срок солнечные элементы экологически устойчивым образом.

Как сообщалось, уже существуют методы демонтажа перовскитных солнечных элементов. «В основном это связано с использованием вещества под названием диметилформамид, распространенного ингредиента в растворителях для красок. Он токсичен, опасен для окружающей среды и потенциально канцерогенен».
Вместо этого исследователи из Линчёпинга разработали технологию, в которой вода может использоваться в качестве растворителя для демонтажа деградировавших перовскитов. «И что еще важнее, высококачественные перовскиты могут быть переработаны из водного раствора». По словам Сюнь Сяо, исследователи из Университета Линчёпинга могут перерабатывать все: покровные стекла, электроды, слои перовскита и слой переноса заряда. Следующим шагом для исследователей является разработка метода для более масштабного использования в промышленном процессе. В долгосрочной перспективе они считают, что перовскитные солнечные элементы могут играть важную роль в обеспечении энергией при наличии окружающей инфраструктуры и цепочек поставок.

Исследование, опубликованное в журнале Nature ( https://www.nature.com/articles/s41586-024-08408-7 ), финансировалось Фондом Кнута и Алисы Валленберг, Инициативой Валленберга «Наука о материалах для устойчивого развития», Шведским энергетическим агентством и стратегической областью правительства Швеции в области передовых функциональных материалов (AFM) в Университете Линчёпинга. Исследователи Сюнь Сяо, Няньшэн Сюй и Фэн Гао подали заявки на патенты на описанную выше технологию.

Источник: https://global-recycling.info/archives/10486