A használt napelem modulok újrahasznosítása egyre fontosabb szerepet kap a jövőben. Egy kínai kutatócsoport kifejlesztett egy könnyen méretezhető (felskálázható) módszert nagyszámú napelem modul környezetbarát újrahasznosítására azok életciklusának végén. A fosszilis tüzelőanyagoktól való leválás ösztönzi a fotovoltaikus rendszerek használatát az energiaszükségletek kielégítésére. Mivel gigawatt méretű napelemfarmok épülnek szerte a világon, egyre nagyobb aggodalomra ad okot a panelek életciklusának végén keletkező hulladék. Mi legyen a az elöregedett panelekkel?
A Wuhan Egyetem és a Kínai Északkeleti Egyetem kutatói új, környezetbarát megközelítést dolgoztak ki a napelemmodulok újrahasznosítására. Ez a metódus nemcsak biztonságos, hanem energiahatékony is, és megválaszolja a napenergia-hulladék jövőbeni válságával kapcsolatos növekvő aggodalmakat.
A jelenlegi újrahasznosítási módszerek hátulütői
A jelenlegi napelem modulok alumínium keretből, hátfalból, tükröződésmentes bevonattal ellátott üvegburkolatból és forrasztóanyagból állnak. Az alumínium keret és az üvegburkolat könnyen eltávolítható és újrafelhasználható. A kiváló minőségű szilícium elkülönítésére a napelem ezüsthuzalaitól az újrahasznosítást végző szakemberek korábban salétromsavat és más vegyi anyagokat használtak, amelyek különösen érzékeny összetevők az újrahasznosítási folyamatban. A kínai kutatók ezeket a savakat nátrium-, és kálium-hidroxid olvadt keverékével (NaOH/KOH) cserélték le, ami rendkívül reakcióképes minden komponenssel, amellyel érintkezésbe kerül.
Így működik az új módszer
A kutatók különböző kezelési módszerekkel kísérleteztek, és végül egy kétlépéses folyamat mellett döntöttek: két másodperces merítés, majd 1-2 perc hevítés következik 200 Celsius fokon. Ezek a rövid expozíciós idők lehetővé teszik az anyagrétegek károsodása nélkül történő eltávolításukat. A hő lebontja a polivinilréteget, és a keletkező hidrogén-fluorid gáz reakcióba lép a nátrium-hidroxiddal, és nátrium-fluoridot képez. Ahogy a szilícium lemaródik, az ezüst vezetékek is kilazulnak, és lebegnek a vízben.
Számos összetevő nyerhető vissza
A szűrési eljárás az ezüst 99%-át koncentrálja, így az ezüst-nitrid réteg teljesen visszanyerhető. Az alumínium hordozó lúgos, vízbázisú oldatban is eltávolítható, így a tiszta szilícium ostya megmarad. A forrasztóanyagban használt elemek, mint az ón, réz és ólom, levegőben oxidálódnak, és nátrium-hidroxid oldatban kinyerhetők. Az ólmot és az ónt ezután galvanizálással választják el. A víz hozzáadása a NaOH/KOH keverékhez leállítja a marási reakciót. A keverék koncentrálható és újra felhasználható további újrahasznosítási ciklusokban. Az eljárás során keletkező hulladékok, a nátrium-szilikát és a nátrium-aluminát nem mérgezőek, és széles körben alkalmazhatók az iparban.
Az életciklus-elemzés ígéretesnek tűnik
A kutatók életciklus-elemzése lenyűgöző eredményeket mutat: egy kilogramm napelem modul újrahasznosítása az eljárásukkal 14 kg-mal csökkenti a szén-dioxid-kibocsátást, és 220-részére csökkenti az áramfogyasztást. A kutatók úgy vélik, hogy méretezéssel és automatizálással tetszőleges mennyiségű, lejárt napelem modul hasznosítható újra.
