Сегодня существует два основных типа солнечных элементов. Наиболее распространенный - на основе кремния, на его долю приходится 90 процентов рынка. Другой тип называется тонкопленочными солнечными элементами, которые, в свою очередь, используют три основные субтехнологии, одна из которых известна как CIGS (селенид меди-индия-галлия) и состоит из слоя различных металлов, включая индий и серебро. Тонкопленочные солнечные элементы, безусловно, являются наиболее эффективными из имеющихся на сегодняшний день в продаже технологий. Их также можно сделать гибкими и адаптируемыми, что означает, что их можно использовать во многих различных областях. Проблема заключается в том, что спрос на индий и серебро высок, а увеличение производства сопровождается ростом количества производственных отходов, которые содержат смесь ценных металлов и опасных веществ. Таким образом, способность отделять привлекательные металлы от других веществ становится чрезвычайно ценной как с экономической, так и с экологической точек зрения, поскольку их можно повторно использовать в новых продуктах.

"Крайне важно удалить все загрязнения и переработать, чтобы материал снова стал максимально чистым. До сих пор для достижения успеха использовалась высокая температура и большое количество химических веществ, что является дорогостоящим процессом, который к тому же не является экологически чистым", - говорит Иоанна Текнетци, аспирантка факультета химии и химической инженерии, которая вместе с Бурчаком Эбином и Стелланом Хольгерссоном опубликовала новые результаты в журнале Материалы для солнечной энергетики и солнечные элементы.

Теперь их исследование показывает, что более экологичный процесс переработки отходов может привести к тому же результату.

"Мы учли как чистоту, так и экологически безопасные условия переработки и изучили, как отделять металлы в тонкопленочных солнечных элементах в кислых растворах гораздо более "щадящим" способом, используя метод, называемый выщелачиванием. Нам также приходится использовать химикаты, но далеко не в таком количестве, как при предыдущих методах выщелачивания. Чтобы проверить чистоту извлеченных индия и серебра, мы также измерили концентрации возможных примесей и увидели, что оптимизация может их снизить", - говорит Иоанна Текнетци.

Исследователи показали, что можно извлечь 100 процентов серебра и около 85 процентов индия. Процесс происходит при комнатной температуре без добавления тепла.

"Это занимает один день, что немного больше, чем при традиционных методах, но с нашим методом это становится более экономичным и полезным для окружающей среды. Мы надеемся, что наше исследование может быть использовано в качестве ориентира для оптимизации процесса переработки и проложит путь к использованию метода в более широком масштабе в будущем", - говорит Бурчак Эбин.

Метод

1. Пленка с солнечного элемента анализируется на материал, химический состав, размер частиц и толщину. Солнечный элемент помещают в емкость с раствором кислоты нужной температуры. Перемешивание используется для облегчения растворения металлов в кислотном растворе. Этот процесс называется выщелачиванием.

2. Эффективность выщелачивания и химические реакции оцениваются путем анализа проб, взятых в определенное время в процессе выщелачивания. Различные металлы выщелачиваются в разное время. Это означает, что процесс может быть остановлен до того, как все металлы начнут растворяться, что, в свою очередь, способствует достижению более высокой чистоты.

3. Когда выщелачивание завершено, нужные металлы находятся в растворе в виде ионов и могут быть легко очищены для повторного использования при изготовлении новых солнечных элементов.