Wissenschaftler der Nanyang Technological University (NTU) in Singapur haben eine effiziente Methode zur Rückgewinnung von hochreinem Silizium aus abgelaufenen Solarmodulen entwickelt. Aus dem dadurch gewonnenen Material können Lithium-Ionen-Akkus hergestellt werden. Das könnte dazu beitragen, die weltweit steigende Nachfrage nach Elektrofahrzeugen zu decken.
Hochreines Silizium macht den Großteil der Solarzellen aus, doch sie werden in der Regel am Ende ihrer Lebensdauer nach 25 bis 30 Jahren entsorgt. Es ist eine Herausforderung, das Silizium von anderen Solarzellenkomponenten wie Aluminium, Kupfer, Silber, Blei und Kunststoff zu trennen. Darüber hinaus weist recyceltes Silizium Verunreinigungen und Defekte auf, was es für andere siliziumbasierte Technologien ungeeignet macht. Bestehende Methoden zur Rückgewinnung von hochreinem Silizium sind energieintensiv und beinhalten hochgiftige Chemikalien, was sie teuer macht und ihre weite Verbreitung bei Recyclern einschränkt. Die NTU-Forscher meisterten die Herausforderungen durch eine neue Extraktionsmethode mit Phosphorsäure, einer Substanz, die häufig in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie verwendet wird.
Die Studie, die in der Fachzeitschrift Solar Energy Materials and Solar Cells veröffentlicht wurde, zeigt eine höhere Rückgewinnungsrate und Reinheit als die derzeitigen Siliziumrückgewinnungstechnologien. Das Verfahren ist auch effizienter, da nur ein einziges Reagenz (Phosphorsäure) verwendet wird, während herkömmliche Methoden mindestens zwei Arten von Chemikalien (stark sauer und stark alkalisch) umfassen. Der NTU-Ansatz besteht darin, die abgelaufene Solarzelle zunächst 30 Minuten lang in heiß verdünnter Phosphorsäure einzuweichen, um Metalle (Aluminium und Silber) von ihren Oberflächen zu entfernen. Dieser Vorgang wird mit frischer Phosphorsäure wiederholt, um eine vollständige Entfernung der Metalle zu gewährleisten, was nach weiteren 30 Minuten zu einem reinen Siliziumwafer führt.
Silizium gilt als eines der vielversprechendsten Materialien für Lithium-Ionen-Akkus der nächsten Generation für Elektrofahrzeuge, da es eine größere Reichweite und schnelle Ladezeiten bietet. Da die Automobilhersteller um die Entwicklung von Lithium-Ionen-Akkus auf Siliziumbasis für fortschrittliche Elektrofahrzeuge wetteifern, glaubt das NTU-Forschungsteam, dass ihre neu entwickelte Siliziumrückgewinnungsmethode die erwartete Nachfrage nach hochreinem Silizium decken kann.
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