إعادة تدوير السيليكون من الألواح الشمسية: خطوة نحو استدامة الطاقة المتجددة

اقترح علماء في هولندا منهجية جديدة لاختبار وإعادة تدوير السيليكون المستخرج من الألواح الشمسية المستهلكة، حيث صُممت هذه المنهجية لتصنيف رقائق السيليكون المستخدمة وإعادة تشكيلها في سبائك جديدة. وأوضحت الدراسة أن غالبية السيليكون المعاد تدويره حاليًا يأتي من وحدات من نوع p-type، والتي من غير المحتمل إعادة استخدامها في سوق أصبح يهيمن عليه وحدات من نوع n-type

تحليل عملية إعادة التدوير

قاد البحث فريق من “منظمة الأبحاث العلمية التطبيقية” (TNO) في هولندا، حيث درس كيفية إعادة استخدام الرقائق السليمة أو أجزائها المستخرجة من الألواح الكهروضوئية المستهلكة لإنتاج سبائك سيليكون جديدة. وأكد الفريق أن الرقائق المحسّنة والمعالجة بجرعات من “الجاليوم” قد تكون مناسبة للغاية لهذا الغرض.

التحديات التقنية

أوضح الباحثون أن عملية استعادة السيليكون النقي تتطلب إزالة أي ملوثات موجودة على سطح الرقائق، مثل الشوائب الناتجة عن الأكسجين والكربون والنيتروجين. أشار رئيس الفريق البحثي “بارت جيرليجس” إلى أهمية السيطرة على مستويات هذه الشوائب لضمان مقاومة كهربائية ملائمة وتحقيق الأداء المطلوب.

الإحصائيات والرؤية المستقبلية

نشرت الدراسة في مجلة Progress in Photovoltaics وأشارت إلى توقعات بزيادة كميات السيليكون المعاد تدويره بحلول عام 2040، خاصة من رقائق p-type . وتشير النتائج إلى أن السوق سيكون مقسمًا بالتساوي تقريبًا بين المنتجات المعالجة بـ”البورون” وتلك التي تحتوي على “الجاليوم”.

تقنيات الفصل والفرز

طور الباحثون تقنية لفرز الوحدات الكهروضوئية بناءً على نوع المادة n-type أو p-type ونوع التشويب الكيميائي، وأوضحوا أن الألواح المصنوعة من السيليكون متعدد البلورات تحتوي بالضرورة على تشويب من نوع p-type  باستخدام “البورون”.

كما تضمنت المنهجية فحصًا بصريًا للتحقق من وجود الأسلاك الفضية الملحومة على الواجهة الخلفية، وهي سمة موجودة في الخلايا من نوع PERC وأكدوا أن وحدات n-type  الصناعية لا تحتوي على هذه المواصفات.

أهمية وجود بيانات واضحة على الألواح

ذكر الفريق أن وجود ملصق على اللوح يحتوي على معلومات تفصيلية مثل نوع الخلايا أو الشركة المصنعة يسهم في تسهيل عملية التصنيف. فعلى سبيل المثال، إذا أُشير إلى أن اللوح يحتوي على خلايا “HJT” أو “IBC”  من شركات معروفة مثل  Sunpower، فإنه يوفر معلومات دقيقة حول تاريخ إنتاج وتكوين الرقائق.

الاستنتاجات الرئيسية

خلصت الدراسة إلى أن إعادة استخدام رقائق p-type  لإنتاج سبائك جديدة من نفس النوع ليست مجدية اقتصاديًا نظرًا لسيطرة تقنيات n-type  الأكثر كفاءة. وأشار الباحثون إلى أن تقنيات الخلايا الثنائية “Perovskite-Silicon Tandem”  قد تقدم فرصًا اقتصادية أفضل لتحسين أداء خلايا p-type

ملخص

تؤكد هذه الدراسة أن نجاح إعادة تدوير السيليكون يعتمد على القدرة على الفصل الدقيق للخلايا ومعالجة الشوائب بطريقة فعالة. ومع تطور تقنيات الطاقة الشمسية، من المتوقع أن تلعب عملية إعادة التدوير دورًا حيويًا في خفض التكاليف وتحقيق استدامة قطاع الطاقة المتجددة.