Innowacyjna metoda odzysku krzemu z baterii słonecznych

Kierownik Katedry Aparatury i Maszynoznawstwa Chemicznego Wydziału Chemicznego Politechniki Gdańskiej, prof. dr hab. Ewa Klugmann-Radziemska, która kierowała badaniami, powiedziała, że w ciągu czterech lat zespół naukowców opracował nie tylko technologię odzyskiwania krzemu, ale także półautomatyczny prototyp urządzenia, które jest w stanie przeprowadzić odzysk. Rozwiązanie może być stosowane do recyklingu dominujących na rynku technologii baterii słonecznych I generacji - krzemowych.

Fotowoltaika jest jedną z najpopularniejszych metod wykorzystywania energii odnawialnej na świecie. Do przetwarzania światła słonecznego na energię elektryczną wykorzystuje się moduły fotowoltaiczne, które mogą działać ok. 25- 30 lat. Później producenci mają obowiązek poddać je recyklingowi. Głównym surowcem do produkcji ogniw jest krystaliczny krzem o 99 procentowej czystości. Wytworzenie takiego surowca wymaga drogich, energo- i czasochłonnych technologii oczyszczania krzemu.

Prof. Klugmann-Radziemska wyjaśniła, że "ideą opracowania technologii recyklingu krystalicznego krzemu było odzyskanie płytek czyli podłoża krzemowego, na którym osadzane są ogniwa". Podała, że w przypadku zużytych ogniw starszego typu, zawierających stosunkowo grubą warstwę krzemu, można odzyskać podłoże krzemowe w całości i po raz kolejny wytworzyć na jego bazie ogniwa o parametrach elektrycznych nie gorszych niż w przypadku produkcji z użyciem nowego materiału.

Zaznaczyła, że jeżeli podłoża nie uda się odzyskać w całości, to krzem może być wykorzystany do powtórnego przetworzenia. - Uszkodzone, połamane płytki mogą być przetopione i powtórnie zastosowane w fotowoltaice czy np. w elektronice do produkcji mikroprocesorów, mikrokomponentów i innych układów scalonych oraz jako dodatek do stali, podnoszący jej jakość - dodała.

Zarówno metoda, jak i prototyp urządzenia, które jest w stanie przeprowadzić odzysk, zostały opatentowane. Przyznała, że chociaż opublikowane prace na ten temat wzbudziły zainteresowanie, to jednak naukowcy nie otrzymali konkretnej propozycji współpracy ze strony biznesu. Powiedziała, że zgłosili się np. przedstawiciele firm z Polski. - Zgłaszają się przedsiębiorcy, którzy chcą zainwestować w innowacje, ale oni nie zdają sobie sprawy z tego, że w Polsce w tej chwili nie mamy czego poddawać recyklingowi - tłumaczy. W naszym kraju nie instalowano modułów fotowoltaicznych 25-30 lat temu. - Współpracy nie ma bo nie mamy w Polsce tego odpadu - dodała.

Profesor podała, że w minionych 30 latach światowy przemysł systemów fotowoltaicznych rozwijał się z roczną stopą wzrostu na poziomie 34 procent. Niemal 90 proc. światowej produkcji stanowią ogniwa z krystalicznego krzemu. Oceniła, że "poważniejsza sytuacja dotyczy zagospodarowania zużytych modułów II generacji, tzw. cienkowarstwowych, których udział w światowym rynku wciąż rośnie". - Jeżeli ogniwa trafią na wysypisko śmieci czy do spalarni odpadów, to metale ciężkie mogą przedostać się do środowiska a cenne materiały, które mogą być powtórnie użyte, zostaną bezpowrotnie utracone - tłumaczy. Moduły mogą też zawierać nieznaczne ilości kadmu, ołowiu, miedzi, niklu i selenu.

Prof. Klugmann-Radziemska uważa, że "recykling może rozwiązać zarówno problemy środowiskowe, jak również uzupełnić podaż czystego krzemu i innych cennych materiałów, które mogą być powtórnie wykorzystane w produkcji nowych ogniw". Przewiduje, że w 2020 r. ilość zużytych modułów może wynieść ok. 35 tys. ton.

Obecnie zespół prof. Klugmann-Radziemskiej rozpoczyna prace nad opracowaniem technologii odzysku materiału dla ogniw II generacji - cienkowarstwowych.