太陽能回收免用「化骨水」,用三種化學物質回收純度 99% 的矽

作者 | 發布日期 2021 年 11 月 01 日 18:00 | 分類 太陽能 , 能源科技 Telegram share ! follow us in feedly


在太陽能回收技術中,雖然確實有方法可以從太陽能電池分離出矽材,但這涉及到有毒物質「化骨水」,過程既危險又高污染,而現在印度科學家以三種不同的化學物質將化骨水取而代之,更能回收純度高達 99.9984% 矽。

化骨水也就是氫氟酸(hydrofluoric acid),是種具腐蝕性、毒性,危險又高污染的化學物質,在太陽能製程中,製造廠商需要氫氟酸來清洗晶圓與進行蝕刻,後來在環保與安全考量下太陽能產業試著改用傷害較低、較容易處理的氫氧化鈉;太陽能回收技術則可透過氫氟酸去除抗反射鍍膜、銀、鉛和 PN 接面,將矽與電池分離。

現在印度 KPR 工程技術研究所(KPR Institute of Engineering and Technology)帶來新的方法,利用三種不同的化學物質代替化骨水,太陽能板壽終正寢後,可從中回收純矽。

太陽能板外觀之所以會是藍底白條紋,主要是因為頂部的藍色抗反射塗層 (SiNx)與白色的銀電極,底部則是鋁層,若不採用氫氟酸,就得用化學物質一層一層慢慢去除。因此團隊首先用熱降解處理掉玻璃、EVA 膜、銅、鋼、鋁與塑膠,接下來在攝氏 63 度環境,以 10M 氫氧化鈉溶液花 5 分鐘去除太陽能板上的鋁層,用 6M 硝酸溶液去除銀電極和鉛,最後是使用 90% 磷酸溶液在攝氏 70 度下花 45 分鐘去除抗反射塗層。

▲ 去除抗反射層後的純矽。

科學團隊指出,這種技術最終夠提取純度高達 99.9984% 回收矽。回收 1 公斤太陽能板的成本約為 68.9 美元,總利潤達 185.4 美元,隨後這些矽可用於製造新的太陽能電池或如二極體、電晶體和微晶片等電子元件。

另一方面,回收技術還可以將鋁、銀和鉛分別回收為氫氧化鋁、氯化銀和一氧化鉛。

太陽能板發電過程不會產生二氧化碳,因此為了降低碳排放與維持供電,太陽能成為許多國家能源轉型好夥伴,然而太陽能板總會有損壞與壽命到終的一刻,太陽能電池板的平均壽命約為 25~30 年,未來得面對 6,000 萬噸太陽能板,需要找出更多方法回收太陽能材料,與此同時也可以稍稍緩解產業界對矽材料的需求。

(首圖為太陽能電池原樣,圖片來源:International Journal of Photoenergy 期刊)