过期太阳能电池“泡一泡” 回收高纯硅可制电动车电池

南洋理工大学科学家研发从过期太阳能板回收高纯度硅的新方法。团队成员包括南大能源研究所​研究员安纪博士(左起)与沈盈博士、材料科学与工程学院倪睿槃·马修斯副教授,以及材料科学与工程学院项目官郑耀文博士。(南洋理工大学提供)
南洋理工大学科学家研发从过期太阳能板回收高纯度硅的新方法。团队成员包括南大能源研究所​研究员安纪博士(左起)与沈盈博士、材料科学与工程学院倪睿槃·马修斯副教授,以及材料科学与工程学院项目官郑耀文博士。(南洋理工大学提供)

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南洋理工大学科学家研发快速且实惠的方法再循环过期太阳能板,只要使用一种常用于餐饮的磷酸,约一小时后就可从过期的太阳能电池回收高纯度的硅。这可再循环成为电动车内使用的锂离子电池,成功将废物变成实用的材料。

2050年预计7800万吨太阳能板会过期

可提供绿色能源的太阳能板,使用率近年来不断攀升。不过,它们一般会在25年至30年的使用期限结束后,沦为电子垃圾遭丢弃,造成棘手问题。到了2050年,预计7800万吨太阳能板会过期。

由南大能源研究所​研究员安纪博士和沈盈博士、材料科学与工程学院倪睿槃·马修斯(Nripan Mathews)副教授,以及材料科学与工程学院项目官郑耀文博士组成的团队,于2018年展开太阳能板再循环的研究。

太阳能电池(solar cells)绝大部分由高纯度的硅(silicon)组成,但硅跟其他材料贴合在一起难以分开。一般上回收的硅含有杂质,不适合再循环使用。

此外,目前回收高纯度硅的方法消耗大量能源,也须使用至少两种高酸性和高碱性的有毒化学品。

硅回收新方法效率高 无须使用多种化学品

南大科学家研发的新方式,只需把过期的太阳能电池重复浸泡在一种常用于餐饮业的磷酸(phosphoric acid)中,就可在约一小时后去除表面上的金属,从而获得纯硅晶片。

马修斯说:“我们的硅回收方法效率很高。我们无须使用多种化学品,从而减少化学废料的处理时间。”

分离出的纯硅晶片,回收率和纯度分别达到98.9%和99.2%。把通过这个方法回收的硅,升级改造成锂离子电池阳极(anode)后,它在效率测试中的表现,与市面上购买的新硅相似。

因此,这项新研发的硅回收方法,除了有望解决太阳能板浪费的问题,也可满足制造电动车的锂离子电池,对高纯度硅的需求。

团队将与业界合作方展开更大规模试点计划

沈盈受访时说,团队今年2月完成研究的第一阶段,接下来希望与业界合作方展开更大规模试点计划,包括尝试回收不同品牌和种类的太阳能板、研发机器让回收过程自动化等,并探讨将这项技术商业化的可能。

这是南大与法国著名科研机构——法国原子能和替代能源委员会(Alternative Energies and Atomic Energy Commission,简称CEA)合作设立的“新加坡—CEA循环经济研究中心”(SCARCE)旗下的一项研究。研究中心获国家环境局支持,旨在专研以更节能和创新的方式再循环电子垃圾,以及从中取回可用材料。

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