В связи с увеличением использования солнечной энергии и ограниченным сроком службы солнечных панелей в 30 лет, глобальные отходы, образующиеся из кремния в солнечных панелях с истекшим сроком службы, увеличиваются. В то время как драгоценные металлы, такие как серебро и медь, обычно перерабатываются, кремний, который составляет основную часть солнечных элементов, отправляется на свалки.
Группа ученых из Агентства по науке, технологиям и исследованиям (A*STAR) и Наньянского технологического университета в Сингапуре (NTU Singapore) превратила это ограничение в возможность. Они разработали технологию, которая поможет превратить старые солнечные панели с истекшим сроком годности в новый высокоэффективный термоэлектрический материал, собирающий энергию, который собирает тепло и преобразует его в электричество.
Чтобы достичь этого, исследователи сначала измельчили солнечные элементы в мелкий порошок, используя технологию шаровой мельницы, что позволило им придать отработанному кремнию термоэлектрические характеристики, такие как преобразование энергии и эффективность охлаждения. После этого были добавлены порошки фосфора и германия для изменения их первоначальных свойств, прежде чем смесь порошков была обработана при высокой температуре и температуре с использованием искрового плазменного спекания.
Команда разработала образец с наиболее оптимизированными термоэлектрическими характеристиками, с рекордно высокой термоэлектрической добротностью (zT) 0,45 при 873 К — самой высокой среди термоэлектриков на основе элементарного кремния.
«Используя наши методы восстановления ресурсов и в сотрудничестве с A*STAR, мы доказали, что они могут производить ценные материалы высокого качества, которые можно использовать в производстве компонентов возобновляемой энергии, что в данном случае является разработкой высокоэффективной технологии», — сказал соавтор исследования, доцент NTU, профессор Мэтьюз.