Ученые ЛЭТИ предложили способ переработки элементов солнечных панелей

Ученые ЛЭТИ предложили способ переработки элементов солнечных панелей

Проект прототипа установки, которая разделяет компоненты отработанных солнечных панелей, вошел в число победителей Конкурса промышленных инноваций БРИКС 2023, финал которого прошел в Китае в смешанном формате.

29.12.2023 1243

На данный момент использование солнечной энергии является одним из перспективных направлений альтернативной энергетики, однако важным аспектом использования фотоэлементов является возможность их переработки и повторного использования. 

Как правило, солнечные панели представляют собой сложные структуры, сочетающие в себе как металлические части, которые входят в состав электрических контактов, так и полимерные материалы, служащие для изоляции и предохранения металлических составляющих от окисления, ультрафиолета и других видов воздействия окружающей среды. Например, получившие широкое использование поликристаллические солнечные панели представляют собой сэндвич-структуру из защитного стекла, двух типов изолирующих материалов, контактов и самой солнечной пластины. Для того, чтобы отсоединить одно от другого, нужны современные передовые технологии, которые позволяют работать одновременно с металлами и полимерными материалами и при этом максимально бережно относятся к окружающей среде.

Одним из наиболее распространенных методов отделения полимерных изоляторов от металлов является высокотемпературный термолиз, который заключается в разделении компонентов в муфельной печи – устройстве для нагрева материалов до заданной, обычно очень высокой температуры. В таких установках за счет наличия кислорода в камере печи происходит сжигание тех или иных частей электронных структур. 

Однако данная технология обладает существенным недостатком: металлические части окисляются при взаимодействии с кислородом и становятся непригодными для повторного использования в технике. Кроме того, при проведении такой операции образуется большое количество пепла, что затрудняет анализ газовых фракций, которые выходят в атмосферу. Как следствие, нельзя однозначно сказать, насколько высокотемпературный термолиз экологичен. В связи с этим возникает необходимость разработки новых технологий для переработки электронных фотоэлементов для солнечной энергетики.

«На базе нашего университета был разработан прототип установки, которая разделяет компоненты отработанных солнечных панелей. Применяемая в ней методика позволяет разделять металлы и изоляторы электронных структур в среде высокотемпературного перегретого пара. Такое решение обеспечивает максимальную сохранность компонентов, поскольку, в отличии от высокотемпературного термолиза, среда в камере близка к инертной. В результате полимеры растворяются в среде пара, а металлические части не окисляются, и их можно вторично использовать. Более того, при проведении такой процедуры не образуется пепел, что позволяет нам проводить качественный анализ газовых фракций».

Доцент кафедры инженерной защиты окружающей среды (ИЗОС) СПбГЭТУ «ЛЭТИ», заместитель заведующего кафедрой по учебной работе Ирина Владимировна Веженкова

Сама процедура разделения компонентов состоит из нескольких этапов. Первоначально производятся взвешивание материалов и подготовка установки – разогрев реактора до определенной температуры. Далее образцы помещаются в камеру, где происходит их переработка с отбором газовых фракций. Исследования проводятся на образцах отработанных поликристаллических солнечных панелей, но, по словам самих ученых, разработанный способ может быть применен для любых электронных компонентов. В настоящее время продолжаются изучение состава веществ, которые попадают в атмосферу при использовании нового метода. 

С данным проектом специалисты ЛЭТИ стали победителями в конкурсе промышленных инноваций стран БРИКС в 2023 году. В общей сложности в конкурсе приняли участие 1346 проектов, из числа которых экспертное жюри выбрало всего 90 победителей, получивших финансирование. Сумма вознаграждения варьировалась в зависимости от номинации, в которой был заявлен проект. На развитие своей разработки ученые СПбГЭТУ «ЛЭТИ» получили 10 тыс. юаней. 

«Я могу всем порекомендовать участвовать в конкурсах такого уровня и не бояться этого. Даже если не победите, вы очень хорошо поработаете над своими проектами во время составления заявки. Опыт участия в конкурсе международного уровня поднимает уровень проработанности проекта на ступень выше. Победа в таком конкурсе показывает, что наша методика имеет высокий потенциал для реализации в современной промышленности и представляет интерес для производителей и пользователей солнечных батарей».

Доцент кафедры инженерной защиты окружающей среды (ИЗОС) СПбГЭТУ «ЛЭТИ», заместитель заведующего кафедрой по учебной работе Ирина Владимировна Веженкова

Проекты-победители были объявлены на церемонии награждения, состоявшейся 16 ноября 2023 года на полях Форума БРИКС 2023 по партнерству в новой промышленной революции.