كيف يمكن استخراج السيلكون من الألواح الشمسية القديمة و اعادة استخدامه لتصنيع ألواح جديدة ؟

أهمية تطوير تقنيات إعادة تدوير الألواح الشمسية:

يعد التحدي الرئيسي لتكنولوجيا الجديدة مثل السيارات الكهربائية والألواح الشمسية هو صعوبة قابليتها لإعادة التدوير. و مع مرور الوقت يوجد تحدي كبير امام استخدام الطاقة الشمسية في المستقبل كونه سيكون هناك ملايين من الألواح الشمسية القديمة سيتم إلقاؤها في مكبات النفايات والتي يصعب تحللها وتحتاج إلى اعادة تدوير. ولهذا يسعى الباحثون ومراكز البحث العلمي لتطوير تقنيات إعادة التدوير لمواجهة المستقبل.

ولهذا السبب أعلن المعهد البحثي الرائد في ألمانيا Frauhnofer عن ابتكاره طريقة لاستعادة السيليكون في الألواح الشمسية القديمة وإعادة معالجته حتى يمكن إعادة استخدامه في تصنيع خلايا شمسية جديدة. وجاء اهتمام المعهد بتطوير تقنيات إعادة التدوير وذلك لأن حوالي 10000 طن من السيليكون في الألواح الشمسية الكهروضوئية المهملة ينتهي بها المطاف في سوق إعادة التدوير كل عام في ألمانيا. ومن المتوقع أنه سيرتفع هذا الرقم إلى عدة مئات الآلاف من الأطنان سنويًا بحلول عام 2029.

مايميز تقنية Frauhnofer عن بقية التقنيات: 

حاليًا معظم التقنيات في إعاد تدوير الألواح الشمسية متركزة على إعادة معالجة الألومنيوم والزجاج والنحاس في الألواح الشمسية. لكن  ما يميز الجهود التي يقوم بها المعهد هو أنه يركز على تطوير تقنية لإعادة معالجة السيليكون في الخلايا الشمسية وإعادة استخدامه لصنع خلايا شمسية بتقنية ال PERC جديدة.

عن التقنية المبتكرة:

وتتلخص عملية إعادة التدوير الجديدة في التالي:

يتم فصل أجزاء الخلايا الشمسية ميكانيكاً و بعد ذلك جمعها من المنتجات الثانوية لعملية إعادة التدوير. حيث يتراوح حجم شظايا أو فتات الخلايا بعد التكسير من 0.1 إلى 1 مليمتر. وبعد ذلك يتم أولاً استبعاد الزجاج والبلاستيك من الخليط الناتج باستخدام عمليات فرز مختلفة. ثم تتم إزالة الفضة و الطبقة المضادة للانعكاس وأخيراً الباعث باستخدام الحفر الكيميائي الرطب. و بمجرد تنظيف و إزالة جميع مكونات الخلايا تتم معالجة السيليكون إلى سبائك أحادية البلورية أو شبه أحادية البلورية ثم تصنيعه إلى رقائق. حيث تتم عملية التبلور باستخدام السيليكون المعاد تدويره بنسبة 100٪ دون إضافة السيليكون التجاري فائق النقاء.

 Fraunhofer ISE©

تظهر الصورة من على الشمال إلى اليمين التالي : 1. خليط الخلايا الذي تم تكسيرها ومعالجتها 2. وبعدها يظهر السليكون المستخلص والرقائق المصنعة منه 3. و بعدها تظهر الخلية الشمسية المصنعة من السيليكون المعاد تدويره. 

ويشير الباحثون أنه بعد استخدام السيلكون الذي تم استخلاصه من الخلايا القديمة في تصنيع خلايا شمسية جديدة بتقنية PERC وصلت كفاءة التحويل لهذه الخلايا المصنعة إلى 19.7٪ . و بالرغم من أنها في الكفاءة تعد أقل من الخلايا الحالية والتي وصلت ل22.2٪ لكنها بالتأكيد أعلى من كفاءة الخلايا الشمسية في الألواح الشمسية القديمة المهملة.

المصدر

Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE