سولارابيك – فرانهوفر، ألمانيا – فبراير 2022: تمكن فريق بحثي مشترك من «مركز فراونهوفر لخلايا السيليكون الكهروضوئية – Fraunhofer Center for Silicon Photovoltaics CSP» و«معهد فراونهوفر لأنظمة الطاقة الشمسية – Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE» بتطوير حلّ لتصنيع «خلايا بيرك-PERC Cells»الكهروضوئية بالاعتماد على السيليكون المعاد تدويره من الألواح الكهروضوئية وذلك بالتعاون مع شركة «Reiling GmbH & Co. KG» باعتبارها أكبر شركة مختصة بإعادة تدوير الألواح الكهروضوئية في ألمانيا.
أهمية إعادة تدوير خلايا السيليكون
تأتي أهمية هذا الحل من حقيقة أنّه عند انتهاء العمر التشغيلي للألواح الكهروضوئية فإن الخلايا السيليكونية في هذه الألواح لا تتمّ إعادة معالجتها عادةً، على عكس الأجزاء الأخرى من اللوح الكهروضوئي المصنوعة من النحاس والألمنيوم والزجاج، والتي يمكن إعادة معالجتها.
إضافةً للتزايد المستمر لكميات الألواح الكهروضوئية التي تُضاف لسوق إعادة التدوير في ألمانيا سنوياً وذلك وفقاً للباحثين.
كما و لاحظ الفريق البحثي التوسع في تركيب الأنظمة الكهروضوئية في ألمانيا منذ عام 2009، حين بدأت موجة التوسع الكهروضوئي الأولى. ويتوقع أن تتبعها موجة أخرى مع اقتراب نهاية عمر تلك الأنظمة بحلول عام 2029 على أقرب تقدير. لذلك من المهم جداً، إيجاد عمليات لاستخلاص السيليكون من هذه الألواح وإعادة تدويره واستخدامه من جديد في صناعة خلايا جديدة.
استخلاص السيليكون وتصنيع خلايا بيرك
عملية استخلاص مادة السيليكون
تبدأ العملية بفصل أجزاء الخلية الشمسية ومن ثمّ تجميعها كمنتجات ثانوية ناتجة عن عملية إعادة التدوير الميكانيكية، المعدّة مسبقاً.
يتم تحرير وعزل أجزاء الخلايا الشمسية ذات الأحجام من 0.1 – 1 مم من الزجاج والبلاستيك عبر العديد من عمليات الفرز في مركز «Fraunhofer CSP».
ويلي ذلك، الإزالة التدريجية للطبقة الخلفية ومن ثم الطبقة الفضية والطبقة المضادّة للانعكاس وأخيراً إزالة الباعث عن طريق عملية التخريش الكيميائي الرّطب. ثمّ تتمّ معالجة السيليكون بالطرق التقليدية لتشكيل سبائك «Ingot» أحادية البلورة أو شبه أحادية البلورة «quasi-monocrystalline» قبل تحويلها إلى وايفر «Wafer».
تصنيع خلايا بيرك
أخيراً، تتم عملية البلورة باستخدام السيليكون المعاد تدويره بنسبة 100% دون إضافة أي سيليكون تجاري عالي النقاوة. وعليه يتم تصنيع «خلايا بيرك – PERC Cells» من رقائق السيليكون المعاد تدويره في مركز التقنيات الكهروضوئية في معهد «Fraunhofer ISE».ويذكر أن كفاءة الخلية الناتجة في التجربة الأولى قد بلغت حوالي 19.7% وبالرغم من أنها أقل من كفاءة «خلايا بيرك – PERC Cells» البالغة حالياً 22.2%، إلا أنها أيضاً أعلى من كفاءة الخلايا في الألواح الاعتيادية التي سيُجرى التخلص منها.
تمويل المشروع
عملت المجموعة البحثية في «Fraunhofer CSP» جنباً إلى جنب مع شركة «Reiling GmbH & Co.KG»لتطوير حلّ لاستخلاص مادّة السيليكون من الألواح المعاد تدويرها وبتمويل من «الوزارة الألمانية الفيدرالية لشؤون الاقتصاد والمناخ -BMWK» حيث تمكنوا من إعادة تدوير جميع ألواح السيليكون البلورية.
تابعونا على لينكيد إن Linked-in لمعرفة كل جديد في مجال الطاقة المتجددة…
نتمنى لكم يوماً مشمساً!
المصدر: Fraunhofer ISE
Image credits: Fraunhofer ISE
