本地研究再循环旧太阳能板 将热量转化成电能

来自新科研和南大的科学家开发技术,把旧太阳能电池转变成加强版热电材料。这个项目由南大材料科学与工程学院副教授马太(后排左二)和材料研究与工程研究院软性材料部门副主管苏瓦迪博士(Ady Suwardi)(后排左三)领导。(新科研提供)
来自新科研和南大的科学家开发技术,把旧太阳能电池转变成加强版热电材料。这个项目由南大材料科学与工程学院副教授马太(后排左二)和材料研究与工程研究院软性材料部门副主管苏瓦迪博士(Ady Suwardi)(后排左三)领导。(新科研提供)

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我国正在加速太阳能部署,但太阳能板一般只能用30年,之后沦为电子垃圾。新加坡科技研究局与南洋理工大学携手开发一种技术,将旧太阳能板改为高性能的能量收集热电材料,这种材料可收集热量,同时把收集到的热量转化成电能。

按照2030年新加坡绿色发展蓝图,我国的目标是到了2030年,将太阳能装机容量提高到至少2000兆峰瓦(MWp)。自2015年以来,太阳能装机容量已增加超过九倍,在去年第三季达到约560兆峰瓦(MWp)。

不过,当太阳能板不能再继续使用时,分离且再循环太阳能电池中所含有的铝、铜、银、铅、塑料和硅,是一项复杂且昂贵的过程。因此,目前的回收工作主要只针对太阳能板的玻璃和金属支架。

太阳能电池中有九成是硅,但回收后却含有杂质和瑕疵,难以重新制成太阳能电池或用于其他以硅为基础的技术。这些硅一般都会送到垃圾填埋场,到了2030年,全球预计会从老旧太阳能板的硅中,制造出800万吨垃圾;到2050年则可达8000万吨。

来自新科研和南大的科学家因此开发技术,把旧太阳能电池转变成加强版热电材料,把含有杂质和瑕疵的特性化为优势。

为了给废硅赋予能量转换和冷却效率等热电特性,并提高以再循环硅为本的热电材料性能,团队先把太阳能电池磨成粉,再加入磷和锗粉来改变材料原有的性质,最后在放电等离子烧结(spark plasma sintering)技术的高温下,处理混合粉末。

团队评估了各种粉末组合的电性能后,获得了最优化的热电性能样本,达到创纪录的热电优值(zT)。

南大能源研究所(ERI@N)的可再生能源和低碳发电集群主管副教授马太(Nripan Mathews)是研究的通讯作者之一,他负责领导来自“南大—CEA循环经济研究中心”(SCARCE)的科学家。他认为,全球正在大规模地安装太阳能光伏,开发新技术来解决日益严重的太阳能电子废物问题也变得更迫切。“作为由国家环境局支持的SCARCE,我们已在进行各种创新,把垃圾变成财富,从而为废物管理和回收开辟新的经济增长领域。”

团队计划试行这个大规模循环废硅的技术,技术将可用于高温能量收集,比如将工业制造废料时所产生的热量转换为电能。

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