Un gruppo di scienziati guidati dalla Nanyang Technological University (NTU) di Singapore ha sviluppato un processo per riciclare il silicio dai pannelli fotovoltaici fuori uso che, secondo quanto riportato, offre un tasso di recupero fino al 98,9%.
“L’approccio della NTU ha dimostrato un tasso di recupero e una purezza superiori rispetto alle attuali tecnologie di recupero del silicio”, ha dichiarato alla rivista Pv l’autore principale della ricerca, Junn Loh. “Abbiamo utilizzato il silicio recuperato in un anodo per batterie agli ioni di litio e ne abbiamo testato l’efficienza. I risultati hanno dimostrato che le prestazioni sono simili a quelle del silicio nuovo acquistato in commercio”.
Nell’articolo “Simplified silicon recovery from photovoltaic waste enables high performance, sustainable lithium-ion batteries” (Il recupero semplificato del silicio dai rifiuti fotovoltaici consente batterie agli ioni di litio sostenibili e ad alte prestazioni), pubblicato su Solar Energy Materials and Solar Cells, il team di ricerca spiega che gli approcci comuni per il riciclaggio del silicio dai pannelli fotovoltaici utilizzano due reagenti – acido nitrico (HNO3) e idrossido di potassio (KOH) – per separare i metalli dalle celle di silicio.
Nonostante la loro efficacia e accessibilità, questi due reagenti generano soluzioni di post-trattamento acide e alcaline che devono essere trattate separatamente e richiedono un post-trattamento per rimuovere il rivestimento antiriflesso (ARC) dal silicio recuperato. “Inoltre, la fase KOH nell’approccio a doppio reagente ha un effetto negativo sulla resa di recupero e sulla purezza del silicio recuperato”, hanno dichiarato i ricercatori.
Per il loro nuovo processo, gli studiosi hanno utilizzato un solo reagente – l’acido fosforico (H3PO4) – che, secondo la loro opinione, elimina la necessità di tutti i suddetti post-trattamenti. Inoltre, questo reagente viene sempre utilizzato anche nella pasta mordenzante usata per la rimozione dell’ARC e, mirando direttamente allo strato ARC, è in grado di separare l’argento (Ag) e l’alluminio (Al) dalla superficie del wafer.
Gli scienziati hanno affermato che la tecnica proposta è in grado di eliminare in modo efficiente l’Al e di staccare gli elettrodi di Ag dalle celle solari, oltre ad essere in grado di rimuovere l’ARC con una generazione minima di precipitati durante il trattamento. “L’uso di H3PO4 non porta alla dissoluzione del Si, come si è visto in entrambi gli approcci a doppio reagente”, hanno spiegato i ricercatori, sottolineando che il loro campione ha raggiunto un tasso di recupero del 98,9% con una purezza del 99,2%.
Il gruppo di ricerca ha utilizzato il silicio riciclato in un anodo per batterie agli ioni di litio e ha riscontrato prestazioni simili a quelle del silicio nuovo acquistato in commercio. “Il ciclo a lungo termine del silicio recuperato è riuscito a mantenere il 62,3% della sua capacità specifica iniziale (1086,6 mAh g 1) dopo 500 cicli, mantenendo un’elevata efficienza coulombiana superiore al 99%”, ha aggiunto il gruppo di ricerca, riferendosi alle prestazioni del sistema di stoccaggio testato.
“Le prestazioni comparabili tra la nostra batteria agli ioni di litio riciclata e quelle acquistate di recente dimostrano che l’approccio dell’NTU è fattibile”, ha dichiarato Sim Ying, coautore della ricerca. “Prevediamo che il nostro metodo di recupero del silicio, più rapido ed economico, possa rappresentare un impulso positivo per lo sviluppo delle batterie EV”. Oltre ai veicoli elettrici, ci sono anche potenziali applicazioni come i dispositivi termoelettrici”.
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