طاقة متجددة تقارير الطاقة المتجددة رئيسية

تقنية جديدة لإعادة تدوير السيليكون في صناعة الألواح الشمسية

محمد عبد السند

2023-03-31

0 1٬564

إعادة تدوير السيليكون في صناعة الألواح الشمسية — ألواح شمسية – الصورة من لايفغيت

ضمن الجهود الرامية إلى العثور على طريقة فاعلة في إعادة تدوير السيليكون المُستعمَل في تصنيع الألواح الشمسية، والتي تمثّل نفاياتها معضلة عالمية، توصّل بعض الباحثين إلى تقنية إبداعية تمكّن من إعادة استعمال تلك المادة في تصنيع ألواح شمسية جديدة.

وتساعد تلك التقنية على تفادي إهدار ملايين الأطنان من الخلايا الشمسية التي اقتربت من نهاية عمرها، عبر إلقائها في النهاية بمكبّات النفايات، بدلًا من الاستفادة منها بشكل أو بآخر.

وفي هذا السياق، اختبر الباحثون من معهد فرانتير ماتيريالز في جامعة ديكين الأسترالية بنجاح تقنية جديدة في إعادة تدوير السيليكون من خلال إزالته من الألواح الشمسية المُستعملة، وتحويله إلى مادة نانوية تربو قيمتها على 45 ألف دولار لكل كيلوغرام، حسبما أورد موقع "لايفغيت" LIFGATE .

طريقة إعادة تدوير السيليكون

قال كبير الباحثين الذين توصلوا إلى تقنية إعادة تدوير السيليكون، مخلص الرحمن، في بيان: "خلايا الألواح الشمسية تُصنع باستعمال السيليكون عالي القيمة، غير أن هذه المادة لا يمكن إعادة استعمالها دون تنقيتها، إذ تصبح عالية التلوث عندما يصل عُمر الخلية الشمسية إلى 25 - 30 سنة".

وأضاف: "وبناءً عليه، طورنا تقنية تُعيد السيليكون المُجمع من الخلايا المُستعملة، وبدرجة نقاء تزيد عن 99%، في غضون يوم، ودون الحاجة لمواد كيميائية ضارة".

وأكّد مُخلص الرحمن أن هذه العملية الحرارية والكيميائية أنظف وأرخص وأكثر كفاءة من أيّ تقنية أخرى متداولة في السوق بالوقت الراهن.

وتُجمع جزيئات السيليكون النانوية المُستخلصة من تلك العملية بعد ذلك بوساطة الجرافيت من أجل إنتاج نوع جديد من أنود البطاريات الذي يضاعف سعة بطاريات الليثيوم أيون بواقع 10 مرات.

في هذا الصدد، قال مخلص الرحمن: "نستعمل جزيئات السيليكون النانوية لتطوير مواد البطارية مُنخفضة التكلفة، التي ستساعد في إتاحة تقنية بطاريات عالية الأداء وذات عمر أطول وميسورة التكلفة، ولا غنى عنها لقيادة التحول إلى الطاقة النظيفة في أستراليا".

نمو الطاقة الشمسية

الخلايا الكهروضوئية هي ببساطة مكونات الألواح الشمسية التي تحوّل ضوء الشمس إلى طاقة كهربائية، وتُصنع تلك الخلايا الشمسية من مواد شبه موصلة.

وبالنظر إلى أن السيليكون الذي يمثّل ما يزيد عن 95% من الألواح الشمسية في الوقت الحالي، تعدّ هذه المادة أكثر مادة شبه موصلة مُستعملة في الخلايا الشمسية.

ووفقًا لوكالة الطاقة الدولية، فقد ارتفعت سعة الطاقة الشمسية بواقع 179 تيراواط/ساعة في عام 2021، مقارنة بالعام السابق (2020)، بزيادة نسبتها 22%.

وفي عام 2010، لامست سعة توليد الكهرباء من الطاقة الشمسية 32.2 تيراواط/ساعة.

وتُصنع الألواح الشمسية من أجزاء ومواد أخرى، مثل إطار معدني ولوح زجاجي.

إعادة تدوير الألواح الشمسية

ستبلغ قيمة المواد الخام القابلة للاسترداد من الألواح الشمسية عالميًا نحو 450 مليون دولار بحلول نهاية العقد الجاري (2030)، وفقًا للبيانات الصادرة عن الوكالة الدولية للطاقة المتجددة "آيرينا".

ويمكن أن تشتمل عملية إعادة تدوير الألواح الشمسية على فصل الزجاج عن رقائق السيليكون، بجانب فصل وتنقية خلايا السيليكون والمعادن، مثل النحاس والرصاص والفضة والقصدير.

وبحسب تقرير صدر في عام 2021 من قِبل المختبر الوطني للطاقة المتجددة بعنوان "إعادة تدوير الخلايا الشمسية: مسح للسياسات والمبادرات الأميركية"، ومعهد بحوث الطاقة الكهربائية، فإن أقلّ من 10% من وحدات الألواح الشمسية يخضع لإعادة التدوير في الولايات المتحدة الأميركية.

وقال مدير مركز أبحاث "إيه آر سي" للطاقة الآمنة والموثوقة البروفيسور ينغ تشين: "التقنية التي طوّرتها جامعة ديكين -من بينها تنقية وإنتاج السيليكون النانوي، ودمجه في تقنية بطارية جديدة- هي خطوة كبيرة في مسار الجهود الرامية لمعالجة مشكلة نفايات الألواح الشمسية".

وأضاف تشين: "السيليكون المُستخلص من الألواح الشمسية التي وصلت إلى نهاية عمرها الافتراضي يمكن أن يكون مصدرًا مستدامًا وضخمًا للسيليكون النانوي، لتلبية الطلب المستقبلي على المواد الخام المٌستعمَلة في البطاريات؛ ما يساعد في نهاية المطاف على توفير الكهرباء للمنازل ووسائل النقل المختلفة".

موضوعات متعلقة..

اقرأ أيضًا..