国产亚av手机在线观看,欧美另类69xxxxx,亚洲综合在线另类色区奇米

回收硅太陽能電池板！武大「國家杰青」團隊，最新Nature Sustainability！

成果簡介

在碳中和的能源系統(tǒng)過渡的過程中，硅（Si）太陽能電池板的生產(chǎn)和使用正在飆升。為減少它們的環(huán)境足跡，迫切需要開發(fā)一種有效的回收方法來處理使用壽命結(jié)束的硅太陽能電池板。基于此，武漢大學(xué)尹華意教授和汪的華教授（共同通訊作者）等人報道了一種簡單的鹽蝕刻方法，從報廢的硅太陽能電池板中回收銀（Ag）和硅，而不使用有毒礦物酸和產(chǎn)生二次污染。該蝕刻工藝是利用熔融堿鹽（例如NaOH或Na₂CO₃）的高腐蝕性，與硅片表面的SiN_x、SiO₂、Al₂O₃和Al通過自上而向下的方向自發(fā)反應(yīng)，從而直接將Ag從硅片中分離出來。

在蝕刻過程中，只需要180秒就可以從壽命終止的硅太陽能電池板中回收超過99.0%的Ag和超過98.0%的硅。此外，還可以通過氧化、堿浸和電沉積相結(jié)合的方法回收Si太陽能電池板中的Cu、Pb、Sn和Al。總之，本研究提出了一種可行的方法來可持續(xù)管理報廢硅太陽能電池板，為循環(huán)經(jīng)濟鋪平了道路。

相關(guān)工作以《Recycling of silicon solar panels through a salt-etching approach》為題在《Nature Sustainability》上發(fā)表論文。其中，尹華意教授，武漢大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師；汪的華教授，武漢大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師，國家百千萬人才，國家杰出青年科學(xué)基金獲得者，教育部新世紀優(yōu)秀人才，科技部創(chuàng)新人才推進計劃中青年科技領(lǐng)軍人才。

本文的第一作者是武漢大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院：Shuaibo Gao。

圖文解讀

壽命終止Si光伏（EoL PVs）板可回收：通過感應(yīng)熔化回收Al骨架和玻璃；鹽蝕刻法分離Ag、Si；采用氧化、堿浸和電化學(xué)沉積相結(jié)合的方法從焊料中回收Cu、Pb和Sn。首先，通過結(jié)有機物熱解分解PV板，得到c-Si電池、Al骨架、玻璃和焊錫條。接著，獲得c-Si晶胞被蝕刻在熔鹽去除表面涂層（例如SiNx、SiO₂、Al₂O₃）同時剝離Ag線。然后，將得到的焊料在空氣中氧化，將Pb-Sn涂層轉(zhuǎn)化為溶解在NaOH溶液中的氧化物，留下Cu帶。最后，采用逐級電沉積法制備Pb和Sn/SnO₂。四種類型的c-Si太陽能電池，即傳統(tǒng)的Al-BSF，當(dāng)前主流的PERC-I和PERC-II，以及TOP-Con硅電池，都可使用相同的方式處理，顯示了該鹽蝕刻方法的通用性。

圖1. EoL PV板和回收產(chǎn)品的回收示意圖

四種類型的硅太陽能電池（Al-BSF、PERC-I、PERC-II和TOP-Con）使用熔融NaOH-KOH處理。對于Al-BSF太陽能電池，在200 °C鹽蝕刻90 s后，SiN_x層被完全去除，Ag線從硅晶片上釋放出來。在鹽蝕刻和水洗后，硅片上由于去除Ag線而產(chǎn)生的空洞，表明鹽蝕刻只發(fā)生在表面。對于PERC-I硅太陽能電池，去除兩個表面的Ag和SiN_x。在200 ℃下，30 s后，前SiN_x層部分蝕刻，Al層大部分蝕刻。當(dāng)延長到90 s時，兩個表面都變成純Si，所有的Ag線都被釋放出來。

對于PERC-II硅太陽能電池，前表面含有Ag線和SiN_x，后層含有Al線、Ag和SiN_x。在蝕刻180 s后，前表面的Ag線和SiN_x被完全去除，后表面的Al線和SiN_x被去除。對于TOP-Con硅太陽能電池，蝕刻60 s后，兩側(cè)的Ag線和SiN_x被完全去除。30 s后觀察SiN_x，60 s后去除Ag線和SiN_x，90 s后腐蝕Si襯底。

圖2.四種類型的硅電池、Ag線和硅晶片在鹽蝕刻前后的表征

根據(jù)熱力學(xué)計算，Si₃N₄、Si、SiO₂和Al在0-500 ℃下與NaOH-KOH自發(fā)反應(yīng)生成Na₂SiO₃、N₂、H₂、Na和NaAlO₂。利用熔鹽蝕刻的快速動力學(xué)，表面涂層將優(yōu)先從Si襯底上蝕刻掉。所有的蝕刻反應(yīng)都是放熱的，可以為維持操作溫度提供能量。對于Al-BSF硅太陽能電池，NaOH會攻擊SiN_x層、SiO₂、Si和Al。蝕刻可以選擇性地溶解SiN_x、SiO₂和Al₂O₃，從而實現(xiàn)Ag線與硅片的分離。對于PERC和TOP-Con硅太陽能電池，蝕刻機制與Al-BSF Si太陽能電池相似。

圖3.鹽蝕刻過程的熱力學(xué)分析和機理示意圖

首先，將廢焊料的Pb-Sn涂層在空氣中氧化成PbO和SnO₂。在低溫下，Pb-Sn涂層的氧化速率很慢，因為在300 ℃和400 ℃的空氣中氧化1 h后，金屬光澤保持不變。在空氣中氧化60 min后，Pb-Sn涂層完全轉(zhuǎn)化為PbO和SnO₂，PbO和SnO₂在NaOH中完全溶解，留下Cu帶。然后，通過電化學(xué)沉積回收NaOH中溶解的Pb和Sn。在45 wt% NaOH溶液中，90 °C下測得PbO和SnO₂的溶解度分別為99.6 g L^-1和0.058 g L^-1。由于PbO的溶解度遠高于SnO₂，可以電沉積Pb，溶解在溶液中的部分SnO₂可以沉積為S，大部分Sn以SnO₂的形式被收集。因此，廢焊料被回收為Cu、Pb、Sn和SnO₂。

圖4.通過氧化、堿浸和電化學(xué)沉積從焊料條中回收Cu、Pb和Sn

圖5. 四種場景對EOL Al-BSF硅電池中Ag和Si回收的環(huán)境影響

文獻信息

Recycling of silicon solar panels through a salt-etching approach.?Nature Sustainability,?2024, DOI: https://doi.org/10.1038/s41893-024-01360-4.

原創(chuàng)文章，作者：計算搬磚工程師，如若轉(zhuǎn)載，請注明來源華算科技，注明出處：http://www.zzhhcy.com/index.php/2024/06/05/56af1cfcda/

末成年小嫩xb,嫰bbb槡bbbb槡bbbb,免费无人区码卡密,成全高清mv电影免费观看

回收硅太陽能電池板！武大「國家杰青」團隊，最新Nature Sustainability！

相關(guān)推薦