CAS винаходить технологію фотоелектричних кремнієвих пластин

Переробка фотоелектричних модулів набуває все більшого значення, а технологія повторної обробки та очищення кремнієвого матеріалу з вичерпаних модулів для повторного використання в фотоелектричному ланцюзі для виробництва нових елементів виявилася серйозною проблемою. Нещодавно Xu Xinhai, Wang Yin і Lai Dengguo з Університету Китайської академії наук винайшли технологію переробки та модернізації брухту кристалічних кремнієвих фотоелектричних модулів, успішно одержуючи бажані та високочисті кремнієві пластини з непошкодженою структурою, мінімізованою товщиною та чудовим світлом. можливість захоплення.

Результати були опубліковані в Resources, Conservation & Recycling і включені в sciencedirect.

1. Цінність повторного використання переробленого кремнію

Переробка та повторне використання є однією з найпривабливіших стратегій компенсації впливу на навколишнє середовище та перетворення відпрацьованих фотоелектричних модулів на стійкий ресурс для фотоелектричної промисловості. Тому багато зусиль спрямовано на відновлення ресурсів із відпрацьованих фотоелектричних модулів, особливо кристалічного кремнію (c-Si) з фотоелектричних модулів на основі c-Si, які займають велику частку ринку.

Цінний алюмінієвий безель видаляється шляхом хімічного розчинення та термічного розкладання, а залишковий матеріал інкапсуляції EVA, який залишається після відділення, може бути додатково відновлений із загартованого скла, кремнієвих елементів і мідної припойної стрічки. Кремній сонячного класу можна відновити, а потім піддати процесу очищення хімічним травленням і повторно ввести як сировину для виробництва сонячних елементів.

Ефективність перетворення потужності кремнієвих сонячних елементів залежить насамперед від їхніх електричних і оптичних властивостей, включаючи якість кремнієвих пластин (наприклад, внутрішня чистота, товщина), металевих електродів, пасивації поверхні та здатності уловлювати світло поверхневої структури (Ye та ін., 2014). Для неруйнівних перероблених кремнієвих пластин важко покращити електричні властивості шляхом покращення їх внутрішньої чистоти, якщо їх не розплавити для відтворення зливків.

Тому необхідно шукати економічно ефективні, стійкі та доброякісні варіанти. Вчені запропонували ідеальну модель переробки для відновлення непошкоджених кремнієвих пластин із характеристиками прямого повторного використання в комерційних фотоелектричних модулях для відновлення нових сонячних елементів.

2. Пропустіть злитки та переробіть безпосередньо вафлі

Вчені з Ключової лабораторії трансформації міських забруднювачів Академії наук Китаю сподіваються пристосуватися до цієї неможливості.

На думку дослідників, пропуск процесу виробництва зливків і різання пластин може заощадити близько 40 відсотків витрат на виробництво фотоелектричних модулів, але сучасна технологія все ще стикається зі значними проблемами. Наприклад, домішки на поверхні перероблених кремнієвих елементів необхідно видалити шляхом хімічного травлення, щоб отримати чисті кремнієві пластини. Цей процес традиційно різкий і неконтрольований, і, як правило, призводить до різкого зменшення товщини пластини.

Маючи це на увазі, група шукала шляхи відновлення кремнієвих пластин, придатних для виробництва високоефективних елементів і модулів. Дослідники нещодавно розробили метод термічного розширення розчинника в поєднанні з методом термічного розкладання (SSTD), який поєднує неруйнівне відновлення кремнієвих клітин за допомогою процесу SSTD, послідовне кислотне травлення для попереднього очищення кремнієвих пластин, новий розширений метод MACE для ультраочищення та одночасне виготовлення текстури поверхні з наднизьким коефіцієнтом відбиття та повторне використання відновленого матеріалу в системі.

Застосовувані методи хімічної обробки очищають кремнієві пластини та покращують їхні властивості поверхні. Після отримання високочистих і непошкоджених пластин дослідники налаштували поверхневу текстуру відновлених кремнієвих пластин, застосовуючи одноетапний процес MACE із хімічним травленням за допомогою Cu/Ag, водночас керовано створюючи різні антивідблискові текстури, включаючи цікаві двомасштабні мікро /наноструктури, в результаті чого утворюється цілий ряд поверхневих структур, включаючи DMN, нанодроти, нанопори та перевернуті прямокутні конуси, які можуть значно зменшити відбивну здатність поверхні та виробляти «чорні кремнієві» пластини.

3. Дивовижні результати дослідження

За допомогою цієї методики дослідникам вдалося отримати ідеальні та високочисті кремнієві пластини з непорушеною структурою, мінімізованою товщиною та чудовою здатністю захоплення світла. Згідно з документом, відновлені пластини мають хорошу товщину (165 мкм), питомий опір (1.02-2.28 Ом-см), термін служби носія (1.12-2.47 мкс) і наднизький коефіцієнт відбиття (5-15 відсотків) порівняно з комерційними пластинами, що робить можливим виробництво високоефективних фотоелектричних модулів.

Груба економічна оцінка показує, що вартість виробництва цієї інтегрованої стратегії нижча, ніж ціна кремнієвих пластин зі звичайних процесів переробки або процесів промислового виробництва, а також дозволяє повністю переробляти алюмінієві рами, загартоване скло, мідну стрічку та срібло високої чистоти. і алюмінієвий порошок, який можна повторно використовувати в системі, що забезпечує економічну життєздатність і високу стійкість ресурсів.

Робота є частиною Національного природно-наукового фонду Китаю (№ 52102120) і підтримується Південно-Східною Азією Національного науково-дослідного та прикладного розвитку технології стійкого розвитку відходів біомаси на основі ресурсів біомаси та демонстрації застосування, і внесено до списку «Спеціальний стратегічний піонер у науці та техніці». Проект (A)» Китайської академії наук (№ XDA23030301). XDA23030301), ключовий проект інноваційної промисловості в провінції Фуцзянь (№ 2019H0056) і ключовий проект соціального розвитку в провінції Фуцзянь (№ 2021Y0069).