Zespół naukowców Politechniki Gdańskiej pod opieką prof. Ewy Klugmann-Radziemskiej już w 2014 roku opatentował sposób na recykling paneli fotowoltaicznych. Proces polega na odzyskaniu czystego krzemu, który jest kluczowym pierwiastkiem dla całej elektroniki. Aktualnie prace badawcze są prowadzone w kierunku wdrożenia metody na skalę przemysłową. 

Utylizacja i recykling paneli fotowoltaicznych 

Nie ma wątpliwości, że światowa produkcja energii będzie transformować się w kierunku OZE. Chociaż niskoemisyjne źródła energii są rozwiązaniem jednego z globalnych problemów, czyli nadmiernych emisji gazów cieplarnianych, które prowadzą do ocieplenia klimatu, jednocześnie mogą przyczynić się do pogłębienia innego. Słusznym argumentem sceptyków fotowoltaiki jest rosnąca ilość odpadów, których utylizacja i recykling stawia przed producentami niemałe wyzwanie. 

Szacując, że średnia żywotność paneli wynosi 20 – 30 lat, już w najbliższych latach w samej Polsce na wysypisko może trafić ponad 100 ton zużytych instalacji PV. Jednak moduły fotowoltaiczne, jak inne elektrośmieci, zawierają cenne pierwiastki, m.in. srebro, miedź, aluminium, szkło czy krzem. Właśnie ten ostatni jest głównym surowcem służącym do produkcji ogniw, jednocześnie niebywale trudnym i energochłonnym w uzyskaniu. 

Polski pomysł na odzyskiwanie krzemu z ogniw PV 

W poszukiwanie rozwiązań dla tego problemu zaangażował się Wydział Chemiczny Politechniki Gdańskiej. Już w 2014 roku naukowcom udało się opatentować innowacyjną metodę recyklingu paneli fotowoltaicznych. 

Opracowaliśmy, chroniony patentem, sposób wydobywania ogniwa krzemowego z modułu, tak, aby w procesie odzysku pozostał krzem o czystości 99,99 proc. i można było go ponownie wykorzystać w produkcji ogniw PV. Nasza technologia jest wyjątkowa jeśli chodzi o odzysk czystego krzemu i nie ma obecnie w publikacjach naukowych na świecie podobnych rozwiązań, choć wiemy, że przemysł za granicą prowadzi działania w tym zakresie – powiedziała prof. Ewa Klugmann-Radziemska, kierownik projektu i dyrektor Szkoły Doktorskiej Wdrożeniowej Politechniki Gdańskiej.

• Polska przejmie recykling wiatraków i fotowoltaiki? Firmy chcą każdą ilość śmigieł i paneli, koniec setek ton śmieci.

Starszy typ ogniw fotowoltaicznych, który najszybciej trafi na składowiska odpadów złożony jest z grubej warstwy krzemu, co umożliwia wysoko efektywne odzyskanie tego pierwiastka w postaci bryłek lub proszku. Wytworzony na jego bazie nowy panel fotowoltaiczny ma charakteryzować się podobnymi parametrami elektrycznymi, jak te skonstruowane z wykorzystaniem nowego surowca. Produkt recyklingu może służyć także do produkcji mikrokomponentów. 

Aby uwolnić ogniwo, trzeba oddzielić od podłoża krzemowego te warstwy, które były nanoszone w procesie technologicznym. Stosujemy tu procesy: mechaniczne (zdjęcie aluminiowej ramy), termiczne (odparowanie laminatu w procesie pirolizy), oraz chemiczne. Praca nad samym ogniwem w procesie chemicznym podzielona jest na dwa etapy: z wykorzystaniem mieszanin zasad i kwasów. Wszystkie procesy łącznie zajmują około godziny – tłumaczy kierownik zespołu. 

• Czy wiedziałeś, że krzem z paneli PV może służyć do produkcji urządzeń termoelektrycznych?

Recykling paneli fotowoltaicznych może osiągnąć przemysłową skalę

Bardzo szybko od opracowania technologii odzyskiwania krzemu, zespół Politechniki Gdańskiej zbudował prototyp urządzenia, który umożliwił recykling nawet kilkuset modułów PV jednocześnie. 

W 2021 roku Politechnika Gdańska nawiązała współpracę z firmą, która ma być partnerem w uprzemysłowieniu tej metody recyklingu ogniw PV, nadając jej licencje do wyłącznego korzystania z wynalazku. Wspólnymi siłami podmioty mają sprawdzić czy opracowany w laboratorium sposób będzie możliwy i opłacalny na dużą skalę. 

Źródła: pg.edu.pl, naukawpolsce.pl

Fot. główna: Krzysztof Krzempek / Politechnika Gdańska

Artykuł stanowi utwór w rozumieniu Ustawy 4 lutego 1994 r. o prawie autorskim i prawach pokrewnych. Wszelkie prawa autorskie przysługują swiatoze.pl. Dalsze rozpowszechnianie utworu możliwe tylko za zgodą redakcji.