Учёные Линчёпингского университета в Швеции разработали метод переработки солнечных батарей, который может значительно снизить экологическую нагрузку от производства солнечной энергии. Исследование демонстрирует возможность повторного использования всех компонентов солнечных элементов на основе перовскита без применения вредных для окружающей среды растворителей.
В условиях ожидаемого резкого увеличения потребления электроэнергии, связанного с развитием искусственного интеллекта и переходом на электрифицированный транспорт, возникает острая необходимость в эффективных и экологически чистых источниках энергии. Солнечная энергетика давно рассматривается как одно из наиболее перспективных направлений, однако традиционные кремниевые солнечные панели, находящиеся на рынке уже более 30 лет, подходят к концу своего жизненного цикла, создавая неожиданную проблему утилизации.
«В настоящее время не существует эффективной технологии переработки отходов кремниевых панелей. Поэтому старые солнечные батареи оказываются на свалках, образуя огромные горы электронных отходов, с которыми ничего нельзя сделать», – объясняет Сюнь Сяо, постдок кафедры физики, химии и биологии Линчёпингского университета.
Профессор оптоэлектроники Фэн Гао подчёркивает важность учёта возможности переработки при разработке новых технологий солнечных элементов: «Если мы не знаем, как их перерабатывать, возможно, их вообще не стоит выводить на рынок».
Одной из наиболее многообещающих технологий для солнечных элементов следующего поколения являются перовскитные солнечные элементы. Они не только относительно недороги и просты в изготовлении, но также лёгкие, гибкие и прозрачные. Благодаря этим свойствам перовскитные солнечные элементы можно размещать на различных поверхностях. Кроме того, они способны преобразовывать до 25% солнечной энергии в электричество, что сопоставимо с современными кремниевыми солнечными элементами.
Однако, учитывая, что перовскитные солнечные элементы в настоящее время имеют более короткий срок службы, чем кремниевые, важно, чтобы их переработка была эффективной и экологически безопасной. Кроме того, перовскитные солнечные элементы содержат небольшое количество свинца, необходимого для высокой эффективности, что также предъявляет высокие требования к процессу переработки.
Исследователи из Линчёпинга разработали технологию, в которой вода используется в качестве растворителя при разборке деградировавших перовскитов. Из водного раствора можно восстановить высококачественные перовскиты. «Мы можем переработать всё – покровные стёкла, электроды, перовскитные слои и даже слой переноса заряда», – говорит Сюнь Сяо.
Новый метод позволяет создавать переработанные солнечные элементы с той же эффективностью, что и оригинальные. Это значительный шаг вперёд по сравнению с существующими методами разборки солнечных элементов, которые в основном используют токсичное и потенциально канцерогенное вещество диметилформамид.
Следующим шагом для исследователей является разработка метода для использования в более крупном масштабе в промышленном процессе. В долгосрочной перспективе они считают, что перовскитные солнечные элементы могут играть важную роль в обеспечении энергией, когда будет создана соответствующая инфраструктура и цепочки поставок.