Recyklácia FV panelov by mala uprednostňovať regenerovanie kremíka vysokej čistoty

Medzinárodný výskumný tím vedený Národným laboratóriom obnoviteľnej energie amerického ministerstva energetiky zdôraznil význam úsilia v oblasti výskumu a vývoja zameraného na získanie vysoko čistého kremíka zo solárnych modulov po dobe životnosti.

Autori príspevku Výskum a vývoj priorít pre recykláciu kremíkových fotovoltických modulov na podporu obehového hospodárstva, publikovaného v časopise Nature Energy, zdôraznili, že prioritou by malo byť obnovenie a opätovné použitie kremíka. Vedci tvrdia, že súčasné snahy o recykláciu panelov zriedka získavajú kremík s čistotou potrebnou na opätovné použitie v moduloch, pričom situácia sa zhoršuje prasklinami na úrovni solárnych článkov. S dnešnými článkami vyrobenými zo stále tenších a krehkejších kremíkových doštičiek - a teda náchylnejších na praskanie - je zavedenie stratégie priameho opätovného použitia kremíka ešte ťažšie.

„Silikón dostatočne čistý na výrobu solárnych článkov, ale vo forme celých článkov alebo zlomených fragmentov článkov nemusí byť okamžite použiteľný v procesoch určených pre kúsky prvotného polysilikónu,“ napísali akademici.

Hodnota spätného získavania kremíka podľa výskumnej skupiny môže byť vyššia, ak je proces recyklácie schopný získať "solárny" kremík a nie metalurgický kremík, s nižšou čistotou zvyčajne získaného z použitých panelov, ktorý má v súčasnosti hodnotu okolo 2 dolárov/kg, zatiaľ čo materiál solárnej kvality sa cenovo pohybuje na hodnote okolo 10 dolárov/kg.

Uhlíková stopa

Obnova a opätovné použitie kremíka solárnej kvality tiež významne znižuje environmentálny dopad FV panelov, pretože materiál predstavuje asi polovicu uhlíkovej stopy zariadení. „Po druhé, súčasná miera obnovy a opätovného použitia kremíka solárnej kvality je nízka, a preto má značný priestor na zlepšenie,“ zdôraznil tím NREL.

Priemysel má však nízku toleranciu voči nečistotám v kremíku určenom na opätovné použitie a neexistuje úplný zoznam potenciálnych nečistôt, dodali vedci.

Procesy čistenia a rastu kryštálov ponúkajú potenciál na zlepšenie čistoty regenerovaného kremíka, uviedli vedci a dodali: „Výzvou a príležitosťou na výskum je re-optimalizácia existujúcich procesov alebo vývoj nových procesov pre profil nečistôt a fyzickú formu regenerovaného kremíka, všetko za prijateľné náklady. “

Aj keď nie je k dispozícii dostatočný počet panelov po dobe životnosti, ktoré by overili rozsiahlu recyklačnú infraštruktúru, vedci tvrdia, že teraz by sa malo podniknúť úsilie v oblasti výskumu a vývoja zamerané na zlepšenie recyklačných prístupov, aby bola táto technológia k dispozícii, keď bude potrebné vymeniť väčšie množstvo solárnych modulov.

Potrebný výskum a vývoj

„Environmentálne a ekonomické dopady recyklačných postupov by sa mali skúmať pomocou technicko-ekonomických analýz a hodnotení životného cyklu, aby sa optimalizovali riešenia a minimalizovali kompromisy,“ napísali autori príspevku.

Podľa výskumníkov je potrebný ďalší výskum a technologické vylepšenie, najmä pri vývoji systémových analytických nástrojov pre návrhy procesov recyklácie, ktoré zohľadňujú kompromisy medzi hodnotením nákladov a výnosov a životného cyklu, ako aj dostatočne flexibilnou recyklačnou infraštruktúrou na zvládnutie čoraz väčšej škály panelov.

„Okrem toho je potrebné zamerať sa na širší kontext - s ohľadom na politiku, logistiku a údaje - s cieľom vytvoriť ekonomicky a environmentálne odolné systémy recyklácie c-Si,“ dodali akademici.