Солнечная энергетика растёт рекордными темпами, и всё острее встаёт вопрос: что делать с панелями, когда они отслужат своё? По оценкам, к 2030 году в мире накопится более миллиона тонн таких отходов, а к 2050-му - свыше 200 миллионов тонн. Внутри панелей есть ценные металлы: на них приходится всего 0,05% веса, но две трети стоимости лома. Однако достать их непросто.

Металлы запечатаны в панели очень прочным полимером под названием EVA (этиленвинилацетат - пластик, который десятилетиями защищает ячейки от влаги и солнца). Чтобы вскрыть этот "кокон", обычные методы либо нагревают панель до 450-600 °C, либо заливают едкими химикатами. И то и другое требует много энергии и даёт грязные отходы.

Исследователи из Школы инженерии Джеймса Уатта при Университете Глазго предложили другой путь. В статье, опубликованной в журнале Communications Materials, они описали, как с помощью оптоволоконного лазера с длиной волны 1064 нм (нанометр - миллиардная доля метра) сканировали ячейки, полученные от немецкого Центра фотоэлектричества имени Фраунгофера. Луч почти беспрепятственно проходит сквозь прозрачный EVA и поглощается кремнием под ним, нагревая границу между слоями.

Если мощность лазера выше определённого порога, EVA отделяется от ячейки цельной плёнкой. Металлические шины можно снять механически, а остаётся порошок, в котором преобладают кремний, алюминий и серебро. Порошок сначала обрабатывают разбавленным раствором гидроксида натрия, чтобы убрать алюминий, а затем - смесью хлорида железа и хлорида холина, которая растворяет серебро. В одном из типов панелей удалось извлечь более 99% серебра - то есть почти всё, причём с высокой избирательностью, без захвата лишних веществ.

Авторы подчёркивают: их метод обходится простыми и мягкими реагентами, тогда как традиционное выщелачивание серебра использует опасную и загрязняющую азотную кислоту. По оценке исследователей, новый подход снижает энергозатраты на переработку на 84%.

Первым автором работы стала Башайер Альсулами, недавняя аспирантка Школы Джеймса Уатта, опираясь на свои прежние исследования по извлечению металлов из старых панелей. Руководил значительной частью работы доктор Джозеф Кэмерон. Он пояснил: пластик, герметизирующий ячейки, рассчитан на десятилетия на открытом воздухе - именно поэтому старые панели так трудно перерабатывать. Лазер, по его словам, позволяет быстро снять герметик целиком, не сжигая и не растворяя его, и получить более чистый материал для переработки.

Исследование выполнено в рамках проекта APOLLO при участии центра REACT (Центр ответственной электроники и циркулярных технологий) под руководством Университета Глазго. Теперь университет сотрудничает с глазговской компанией Watt Laser Ltd., чтобы оценить возможность коммерческого выпуска технологии. Представитель Watt Laser Делан Браннаган отметил: метод использует стандартные промышленные оптоволоконные лазеры, такие же, как на производственных линиях для маркировки и резки. По его словам, масштабирование от одной лазерной головки до многоголовочных систем займёт, по ожиданиям, менее года, но для отладки производительности нужен промышленный партнёр-заказчик.

Профессор Джефф Кеттл, ведущий исследователь REACT и автор-корреспондент статьи, назвал проект примером того, ради чего создан центр: глобальная проблема превращается в процесс, который местная лазерная компания может довести до промышленного оборудования. Пока речь идёт о лабораторном методе и планах масштабирования, а не о готовом продукте на рынке.

Источник: Tech Xplore