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太阳能回收免用“化骨水”,用三种化学物质回收纯度 99% 的硅

2024-11-01 214


在太阳能回收技术中,虽然确实有方法可以从太阳能电池分离出硅材,但这涉及到有毒物质“化骨水”,过程既危险又高污染,而现在印度科学家以三种不同的化学物质将化骨水取而代之,更能回收纯度高达 99.9984% 硅。

化骨水也就是氢氟酸(hydrofluoric acid),是种具腐蚀性、毒性,危险又高污染的化学物质,在太阳能制程中,制造厂商需要氢氟酸来清洗晶圆与进行蚀刻,后来在环保与安全考量下太阳能产业试着改用伤害较低、较容易处理的氢氧化钠;太阳能回收技术则可透过氢氟酸去除抗反射镀膜、银、铅和 PN 接面,将硅与电池分离。

现在印度 KPR 工程技术研究所(KPR Institute of Engineering and Technology)带来新的方法,利用三种不同的化学物质代替化骨水,太阳能板寿终正寝后,可从中回收纯硅。

太阳能板外观之所以会是蓝底白条纹,主要是因为顶部的蓝色抗反射涂层 (SiNx)与白色的银电极,底部则是铝层,若不采用氢氟酸,就得用化学物质一层一层慢慢去除。因此团队首先用热降解处理掉玻璃、EVA 膜、铜、钢、铝与塑胶,接下来在摄氏 63 度环境,以 10M 氢氧化钠溶液花 5 分钟去除太阳能板上的铝层,用 6M 硝酸溶液去除银电极和铅,最后是使用 90% 磷酸溶液在摄氏 70 度下花 45 分钟去除抗反射涂层。

▲ 去除抗反射层后的纯硅。

科学团队指出,这种技术最终够提取纯度高达 99.9984% 回收硅。回收 1 公斤太阳能板的成本约为 68.9 美元,总利润达 185.4 美元,随后这些硅可用于制造新的太阳能电池或如二极管、晶体管和微芯片等电子元件。

另一方面,回收技术还可以将铝、银和铅分别回收为氢氧化铝、氯化银和一氧化铅。

太阳能板发电过程不会产生二氧化碳,因此为了降低碳排放与维持供电,太阳能成为许多国家能源转型好伙伴,然而太阳能板总会有损坏与寿命到终的一刻,太阳能电池板的平均寿命约为 25~30 年,未来得面对 6,000 万吨太阳能板,需要找出更多方法回收太阳能材料,与此同时也可以稍稍缓解产业界对硅材料的需求。

  • New tech to recover pure silicon from end-of-life solar cells
  • Recovery of Pure Silicon and Other Materials from Disposed Solar Cells

(首图为太阳能电池原样,图片来源:International Journal of Photoenergy 期刊)

2021-11-02 18:53:00

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