Китайский университет Сунь Ятсена и другие разработали процесс переработки фотоэлектрических модулей, снижающий выбросы углерода на 80,42%

Репортаж от Wedoany，Китайская исследовательская группа разработала процесс переработки отходов кристаллических кремниевых фотоэлектрических модулей на основе разделения в тяжелой жидкости и травления хлоридами металлов. Процесс включает три основных этапа: разделение смешанных материалов в тяжелой жидкости, травление солнечных элементов и травление соединительных лент. Исследовательская группа также провела оценку жизненного цикла и технико-экономический анализ для оценки комплексных характеристик процесса.

С помощью систематических экспериментов исследовательская группа выяснила основные механизмы реакций, включающие окислительно-восстановительные процессы, комплексообразование и гидролитическое осаждение. Группа отметила, что выбор экологически чистых химических реагентов, высокая эффективность переработки и потенциал замкнутого цикла реагентов снижают воздействие процесса на окружающую среду, закладывая основу для его промышленного применения. Исходным сырьем для экспериментов послужила смесь стеклянных гранул, солнечных элементов и соединительных лент, предоставленная компанией по переработке.

На первом этапе процесса для разделения материалов используется тяжелая жидкость на основе бромида цинка. Регулируя плотность жидкости, различные компоненты всплывают или оседают, что позволяет разделить материальные потоки. На этом этапе перед последующей обработкой извлекается более 98% солнечных элементов и практически все соединительные ленты. На втором этапе отделенные солнечные элементы обрабатываются раствором гексагидрата хлорида алюминия и перекиси водорода в горячей воде для удаления контактного слоя серебра, алюминиевого заднего слоя и антиотражающего покрытия из нитрида кремния с сохранением подложки из кремния. После оптимизации параметров оптимальные условия составили: концентрация гексагидрата хлорида алюминия 1,2 моль/л, концентрация перекиси водорода 2,0%, температура реакции 200 °C, время обработки 120 минут. На третьем этапе отделенные соединительные ленты, состоящие из медной сердцевины с покрытием из сплава свинца и олова, обрабатываются раствором дигидрата хлорида меди для удаления свинца и олова с сохранением медной сердцевины. Оптимальные условия: концентрация дигидрата хлорида меди 0,4 моль/л, скорость перемешивания 600 об/мин, время 15 минут, температура 60 °C.

Процесс позволяет получить кремний чистотой 99,997%, хлорид серебра чистотой 99,64% (эффективность извлечения серебра 80,07%), извлечь алюминий из раствора и медную ленту чистотой 99,99%. Побочными продуктами обработки соединительных лент являются оксид олова и сульфат свинца. Кроме того, раствор хлорида меди для травления был успешно регенерирован и повторно использован, что повысило устойчивость процесса. Оценка жизненного цикла, проведенная на основе функциональной единицы в 1 кг входных отходов, показала, что вклад этапов разделения в тяжелой жидкости, травления солнечных элементов и травления соединительных лент в потенциал глобального потепления составил 0,049 кг CO₂-экв., 3,522 кг CO₂-экв. и 0,055 кг CO₂-экв. соответственно. По сравнению с традиционными методами обработки, данный процесс позволяет снизить выбросы углерода на 80,42%. Технико-экономический анализ показал, что доход от переработки на этапах разделения в тяжелой жидкости, обработки солнечных элементов и обработки соединительных лент составил -0,04 долл./кг, 7,76 долл./кг и 4,81 долл./кг соответственно. Исследовательская группа объяснила отрицательный доход от разделения в тяжелой жидкости методологией расчета, согласно которой в стоимость этого этапа включается только стоимость переработки стекла, а экономическая ценность отделенных солнечных элементов и соединительных лент распределяется на соответствующие этапы обработки.

Эта новая технология опубликована в журнале «Journal of Cleaner Production» под названием «Устойчивая переработка отходов кристаллических кремниевых фотоэлектрических модулей на основе разделения в тяжелой жидкости и травления хлоридами металлов» (Sustainable recycling of waste crystalline silicon photovoltaic modules based on heavy liquid separation and metal chloride etching). В исследовании приняли участие ученые из Университета Сунь Ятсена (Sun Yat-sen University) и Китайского университета горного дела и технологий (China University of Mining and Technology).

Данный материал скомпилирован платформой Wedoany. При цитировании материалов, созданных с помощью искусственного интеллекта (ИИ), необходимо обязательно указывать источник — «Wedoany». В случае выявления нарушения прав или иных проблем просим своевременно информировать нас. Сайт оперативно внесёт изменения или удалит материал.Электронная почта: news@wedoany.com