أخبار ar.wedoany.com، طوّر فريق بحثي صيني عملية لإعادة تدوير الألواح الكهروضوئية البلورية السيليكونية المستهلكة، تعتمد على الفصل بالسوائل الثقيلة والحفر بكلوريدات المعادن. تتضمن العملية ثلاث مراحل رئيسية: فصل المواد المختلطة بالسوائل الثقيلة، وحفر الخلايا الشمسية، وحفر أشرطة التوصيل. أجرى الفريق البحثي بالتزامن تقييم دورة الحياة وتحليلًا تقنيًا اقتصاديًا لتقييم الأداء الكلي للعملية.
أوضح الفريق البحثي، من خلال تجارب منهجية، آليات التفاعل الأساسية التي تشمل تفاعلات الأكسدة والاختزال، والتوازن المعقد، والترسيب المائي. وأشار الفريق إلى أن اختيار الكواشف الكيميائية الخضراء، وأداء إعادة التدوير المتفوق، وإمكانية إعادة تدوير الكواشف في حلقة مغلقة، قد خفض الأثر البيئي للعملية، مما أرسى الأساس لتطبيقها الصناعي. كانت المواد الخام للتجارب عبارة عن خليط من حبيبات الزجاج والخلايا الشمسية وأشرطة التوصيل، تم الحصول عليه من شركة إعادة تدوير.
في المرحلة الأولى من العملية، يُستخدم سائل ثقيل من بروميد الزنك لفصل المواد. من خلال ضبط كثافة السائل، يتم تعويم أو ترسيب المكونات المختلفة، مما يحقق فصل تيار المواد. في هذه المرحلة، تم استرداد أكثر من 98% من الخلايا الشمسية وجميع أشرطة التوصيل تقريبًا قبل المعالجة اللاحقة. في المرحلة الثانية، يُستخدم محلول من كلوريد الألومنيوم سداسي الهيدرات وبيروكسيد الهيدروجين لمعالجة الخلايا الشمسية المفصولة في ظروف ماء ساخن، لإزالة طبقة التلامس الفضية والطبقة الخلفية المصنوعة من الألومنيوم وطبقة الطلاء المضادة للانعكاس من نيتريد السيليكون، مع الحفاظ على رقاقة السيليكون الأساسية. بعد تحسين المعلمات، كانت الظروف المثلى هي تركيز كلوريد الألومنيوم سداسي الهيدرات 1.2 مول/لتر، وتركيز بيروكسيد الهيدروجين 2.0%، ودرجة حرارة التفاعل 200 درجة مئوية، وزمن المعالجة 120 دقيقة. في المرحلة الثالثة، يُستخدم محلول كلوريد النحاس ثنائي الهيدرات لمعالجة أشرطة التوصيل المفصولة، والتي تتكون من قلب نحاسي مطلي بسبائك الرصاص والقصدير، بهدف إزالة الرصاص والقصدير مع الحفاظ على القلب النحاسي. كانت الظروف المثلى هي تركيز كلوريد النحاس ثنائي الهيدرات 0.4 مول/لتر، وسرعة التحريك 600 دورة/الدقيقة، وزمن المعالجة 15 دقيقة، ودرجة الحرارة 60 درجة مئوية.
أنتجت العملية سيليكونًا بنقاوة 99.997%، وكلوريد فضة بنقاوة 99.64% (كفاءة استرداد الفضة 80.07%)، واسترداد الألومنيوم من المحلول، وشريطًا نحاسيًا بنقاوة 99.99%. أنتجت العملية أيضًا أكسيد القصدير وكبريتات الرصاص كمنتجات ثانوية من معالجة أشرطة التوصيل. علاوة على ذلك، تم بنجاح تجديد محلول حفر كلوريد النحاس وإعادة استخدامه، مما عزز استدامة العملية. أظهر تقييم دورة الحياة، الذي أُجري باستخدام كيلوغرام واحد من نفايات المدخلات كوحدة وظيفية، أن مساهمات مراحل الفصل بالسوائل الثقيلة، وحفر الخلايا الشمسية، وحفر أشرطة التوصيل في إمكانية الاحترار العالمي كانت 0.049 كجم مكافئ ثاني أكسيد الكربون، و3.522 كجم مكافئ ثاني أكسيد الكربون، و0.055 كجم مكافئ ثاني أكسيد الكربون على التوالي. مقارنة بطرق المعالجة التقليدية، خفضت هذه العملية انبعاثات الكربون بنسبة 80.42%. أظهر التحليل التقني الاقتصادي أن عوائد إعادة التدوير لخطوات الفصل بالسوائل الثقيلة، ومعالجة الخلايا الشمسية، ومعالجة أشرطة التوصيل كانت -0.04 دولار/كجم، و7.76 دولار/كجم، و4.81 دولار/كجم على التوالي. أرجع الفريق البحثي العائد السلبي للفصل بالسوائل الثقيلة إلى طريقة المحاسبة، حيث تم في الحسابات تضمين قيمة إعادة تدوير الزجاج فقط في هذه الخطوة، بينما تم توزيع القيمة الاقتصادية للخلايا الشمسية وأشرطة التوصيل المفصولة على خطوات المعالجة الخاصة بكل منها.
نُشرت هذه التقنية الجديدة في مجلة "Journal of Cleaner Production" تحت عنوان "إعادة التدوير المستدام للألواح الكهروضوئية البلورية السيليكونية المستهلكة بناءً على الفصل بالسوائل الثقيلة والحفر بكلوريدات المعادن" (Sustainable recycling of waste crystalline silicon photovoltaic modules based on heavy liquid separation and metal chloride etching). شارك في هذه الدراسة باحثون من جامعة صن يات سين (Sun Yat-sen University) وجامعة التعدين والتكنولوجيا الصينية (China University of Mining and Technology).
تم إعداد هذا المقال بواسطة Wedoany. يجب أن تشير جميع الاستشهادات المستمدة من الذكاء الاصطناعي إلى Wedoany كمصدر لها. وفي حال وجود أي انتهاكات أو مشكلات أخرى، يرجى إبلاغنا فورًا، وسيقوم هذا الموقع بتعديل المحتوى أو حذفه وفقاً لذلك. البريد الإلكتروني: news@wedoany.com
