Большинство солнечных электростанций в Европе были установлены в период с 2009 по 2011 год во время первой волны фотоэлектрической экспансии.
«За этим расширением, как ожидается, последует первая волна утилизации двадцать лет спустя, примерно в 2029 году, когда истекут государственные льготы на установленные фотоэлектрические модули, — объясняет профессор Андреас Бетт, директор института Fraunhofer ISE. — Поэтому необходимо разработать адекватные процессы и процедуры для восстановления кремниевого материала из выброшенных модулей на ранней стадии».
Уже в 2021 году общее установленное количество солнечных панелей в Германии составило около 5 млн тонн с содержанием 150 тыс. тонн кремния — полупроводника, который является основным компонентом солнечных элементов.
Институт систем солнечной энергии Фраунгофера ISE возглавил немецкий консорциум по производству фотоэлементов PERC на основе 100% кристаллического кремния, переработанного из солнечных панелей с истекшим сроком службы.
Кремний утилизируется с помощью технологии, разработанной немецкими специалистами Reiling GmbH & Co. KG и Fraunhofer Center for Silicon Photovoltaics (CSP), которая, как утверждается, может подвергать рециклингу кремний из различных типов модулей, независимо от производителя и происхождения.
«В Fraunhofer CSP фрагменты ячеек размером от 0,1 до 1 миллиметра сначала освобождаются от стекла и пластика с помощью различных процессов сортировки, — говорится в заявлении разработчиков. — За этим следует поэтапное удаление заднего контакта, серебряных контактов, антибликового слоя и, наконец, эмиттера методом влажного химического травления. Очищенный таким образом кремний перерабатывается в монокристаллические или квазимонокристаллические слитки в стандартных процессах, а затем в пластины».
Побочные продукты процесса обработки в Reiling GmbH, из которого отделяются и собираются фрагменты солнечных элементов (слева). Очищенный кремний и пластины из 100% переработанного кремния (справа).
Немецкие ученые заявили, что новые солнечные элементы были изготовлены только из пластин, основанных на переработанном кремнии, и что в процессе производства не добавлялся коммерческий сверхчистый кремний.
После того, как были протестированы характеристики первых пробных элементов PERC, выяснилось, что устройства обеспечивают эффективность преобразования энергии 19,7%.
«Это ниже эффективности современных солнечных элементов премиум-класса PERC, КПД которых составляет около 22,2%, но, безусловно, выше, чем у солнечных элементов в старых, отслуживших модулях», — сказал Питер Долд, руководитель проекта Fraunhofer CSP.
