Tisztább és olcsóbb lehet a fémek visszanyerése a napelemekből

A svéd Chalmers Műszaki Egyetem kutatói új, környezetbarátabb módszert fejlesztettek ki a vékonyrétegű napelemek gyártásához használt nemesfémek leválasztására és újrahasznosítására. A módszer az egyre nagyobb teret nyerő vékonyrétegű napelemeknél működik sikeresen.

Bár napjainkban még a szilíciumalapú napelemek dominálnak a piacon (mintegy 90 százalékos részesedéssel), a vékonyrétegű napelemek is egyre népszerűbbek, különösen a kereskedelmi és a csúcskategóriás alkalmazások körében. A CIGS (réz-indium-gallium-szelén) cellák a legjobb minőségű és teljesítményű eszközök közé tartoznak, így a gyártásukhoz szükséges nemesfémek – különösen az indium és az ezüst – iránt is nagy a kereslet, miközben az elemek élettartamának végén már nagyon nehéz visszanyerni ezeket az összetevőket. De semmiképpen sem lehetetlen – igazolták a svédek.

A Chalmers csapata savas kioldással választotta el a fémeket a cellák más anyagaitól, és bebizonyította, hogy az ezüst 100 százaléka és az indium mintegy 85 százaléka visszanyerhető. Az eredményeket a Solar Energy Materials and Solar Cells című folyóiratban ismertették, és mint kiderült, a folyamat szobahőmérsékleten, hő hozzáadása nélkül is kivitelezhető.

„Eddig csak nagy hővel és nagy mennyiségű vegyszerrel lehetett sikert elérni, de ez drága eljárás, ráadásul nem is környezetbarát – indokolta a kutatás létjogosultságát Ioanna Teknetzi, a Chalmers Kémiai és Vegyészmérnöki Tanszékének PhD-hallgatója. – Figyelembe vettük a tisztaságot és a környezetbarát újrahasznosítási feltételeket is, és azt vizsgáltuk, hogyan lehet a vékonyrétegű napelemekben lévő fémeket savas oldatokban, sokkal kíméletesebb megoldással, kioldás segítségével leválasztani. Vegyszereket is kell használnunk, de közel sem annyit, mint a korábbi módszereknél.”

A napelemből származó filmet először elemzik az anyag, a kémiai összetétel, a részecskeméret és a vastagság tekintetében. Ezután a cellát egy kívánt hőmérsékletű savas oldattal teli tartályba helyezik, ahol a fémek savas kioldódását keveréssel segítik elő. A különböző fémeket különböző időben oldják ki, ami azt jelenti, hogy a folyamatot le lehet állítani, mielőtt az összes fém elkezdene oldódni, és ez jelentősen hozzájárul a nagyobb fémtisztaság eléréséhez.

Amikor a kioldódás befejeződik, a kívánt fémek ionok formájában vannak jelen az oldatban, így könnyen tisztíthatók és újra felhasználhatók, szintén napelempanelek gyártása során.

Dr. Burcak Ebin, a Chalmers Kémiai és Vegyészmérnöki Tanszékének kutatója elárulta, hogy a tudóscsapat által kidolgozott folyamat jelenleg egy napot vesz igénybe, ami valamivel több a hagyományos módszerekhez szükséges időtartamnál, viszont az ő módszerünkkel költséghatékonyabbá és környezetkímélőbbé válik a fémek visszanyerése. „Azt reméljük, hogy a kutatásunk referencia modellként szolgálhat az újrahasznosítási folyamatok optimalizálásához, és kikövezi az utat a módszer jövőbeni, nagyobb léptékű alkalmazásához” – fűzte hozzá.

Gábor János

Főoldali kép: Freepik