Các nhà khoa học Hàn Quốc đã phát triển một phương pháp bền vững để tái tạo những phiến silicon (solar wafer) từ pin năng lượng mặt trời cũ và sử dụng silicon tái chế đó làm thành những tế bào năng lượng mặt trời mới.

Khai thác năng lượng mặt trời ứng dụng công nghệ quang điện giảm thiểu sự phụ thuộc vào nguồn năng lượng từ nhiên liệu hoá thạch. Hàng triệu tấm pin năng lượng mặt trời đảm bảo hiệu suất khoảng 25 năm được lắp đặt mỗi năm sẽ tăng lượng rác thải tế bào năng lượng mặt trời đáng kể trong vài thập kỷ tới. Vì vậy yêu cầu tái chế tại các nhà máy sản xuất pin năng lượng mặt trời nhằm giảm tải lượng rác thải từ thiết bị điện – điện tử (WEEE) là điều tất yếu. Việc chế tạo những tấm pin mới từ nguyên vật liệu tái chế không chỉ duy trì độ tin cậy của ngành công nghiệp xanh, mà còn giảm chi phí sử dụng năng lượng mặt trời một cách đáng kể.
Reclaimedsiliconwafer_c5gc01819ff2_630m
Axit mạnh và bazơ loại bỏ các điện cực kim loại; lớp phủ, lớp cực phát (emitter) và các lớp khác được tán thành bột trong một máy nghiền, để lại những phiến silicon nguyên vẹn.
Nhiều công nghệ tái chế tế bào năng lượng mặt trời silicon hiện tại đều bắt đầu bằng việc tách các phiến silicon ra khỏi tấm pin. Ngay sau đó, các lớp này đều được lược bỏ các tạp chất bằng dung dịch axit hydrofluoric. Dung dịch axit này không những tác động xấu đến môi trường mà còn có thể gây bỏng thậm chí tử vong khi tiếp xúc với da.
Nochang Park và cộng sự thuộc Viện Công nghệ Điện tử Hàn Quốc và Viện Công Nghệ Khoa Học Hàn Quốc đã phát triển một phương pháp hoàn toàn mới tái chế những tấm pin năng lượng mặt trời silicon hết hạn sử dụng. Theo Chemistry World, ông Park nói rằng đây là phương pháp đầu tiên không sử dụng chất hoá học độc tính cao như axit hydrofluoric. Đầu tiên, tấm pin năng lượng mặt trời được nung nóng tới 480°C trong lò để chất keo bên trong các phiến silicon bốc hơi. Thật ngạc nhiên, nếu nhiệt độ tăng lên chính xác 15°C mỗi phút thì không có phiến silicon nào vỡ trong suốt quá ngày nung nóng. Sau khi một phiến silicon nguyên vẹn được lấy ra từ tấm pin, thì điện cực bạc (điện hoá) của nó được tách ra khỏi bề mặt trên cùng bằng axit nitric. Các lớp phủ AR, lớp cực phát và lớp chuyển tiếp p-n sau đó được nghiền thành bột. Cuối cùng, kali hydroxide khắc điện cực nhôm ra khỏi phía sau của phiến silicon. Tế bào năng lượng mặt trời được tái tạo từ những phiến silicon tái chế có hiệu suất ngang bằng những tấm pin được làm từ silicon mới.
Steven Giard, nghiên cứu sự bền vững của cấu trúc nano tại đại học Wisconsin-Whitewater, US đánh giá đây là một phương pháp đáng ghi nhận. “Điều thực sự khác biệt của phương pháp mới này là nó thực sự đơn giản, có thể mở rộng, chi phí không đắt và ít độc hại… Tôi khá bất ngờ rằng tỉ lệ họ có thể phục hồi những phiến silicon nguyên vẹn lên đến 100%”. Efrain Ochoa, chuyên gia tế bào năng lượng mặt trời silicon thuộc đại học Malaga, Tây Ban Nha thực sự ấn tượng “Đây là phương pháp chứng minh một bước tiến quan trọng trong lĩnh vực tái sinh các phiến silicon, một giải pháp tiềm năng mang lại ảnh hưởng tích cực đến ngành công nghiệp năng lượng tái tạo”
Dịch bởi Solarv Vũ Phong (rsc.org)