武汉大学「国家杰青」团队,最新Nature Sustainability:无毒无害,3分钟快速回收!

武汉大学「国家杰青」团队,最新Nature Sustainability:无毒无害,3分钟快速回收!
第一作者:高帅波
通讯作者:汪的华,尹华意
通讯单位:武汉大学

武汉大学「国家杰青」团队,最新Nature Sustainability:无毒无害,3分钟快速回收!

汪的华,武汉大学弘毅特聘教授、博士生导师,从事材料电化学、环境电化学、冶金电化学、腐蚀电化学的教学和科研工作。国家百千万人才,国家杰出青年科学基金获得者,教育部新世纪优秀人才 楚天特聘教授,科技部创新人才推进计划中青年科技领军人才。(信息来源:http://jszy.whu.edu.cn/Dihua_Wang/zh_CN/index/167013/list/)

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尹华意,武汉大学教授,博士生导师,国家高层次青年人才项目入选者。主要从事电化学清洁生产和退役能源材料循环再利用方面的研究,包括高温熔盐电解清洁提取金属,退役能源材料循环利用、能源器件腐蚀与防护。(信息来源:http://jszy.whu.edu.cn/yinhuayi/zh_CN/)

论文速览
在向碳中和能源系统转型的过程中,硅太阳能电池板的生产和使用正在飙升。为了减轻环境负担,迫切需要开发一种有效的回收方法来处理报废的硅太阳能电池板。
本研究在向碳中和能源系统过渡的背景下,针对生命周期末期的硅(Si)太阳能电池板提出了高效的回收方法—熔盐蚀刻方法,它无需使用有毒矿物酸,不产生二次污染,即可从硅太阳能电池板中回收银(Ag)和硅(Si)。且能在180秒内回收超过99.0%的Ag和超过98.0%的Si。此外,还通过氧化、碱性浸出和电沉积的方法回收了太阳能电池板中的铜(Cu)、铅(Pb)、锡(Sn)和铝(Al)。这项研究为生命周期末期硅太阳能电池板的可持续管理提供了一种可行的方法,为循环经济铺平了道路。
图文导读
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图1:EoL光伏板的回收流程。
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图2:四种硅电池、银线和硅晶片在盐蚀前后的表征。
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图3:热力学分析和盐蚀过程的机理示意图。
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图4:通过氧化、碱浸和电化学沉积从焊料带中回收铜、铅和锡。
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图5:四种不同方案对从生命周期末期Al-BSF硅太阳能电池板中回收Ag和Si的环境影响。
总结展望
本研究提出的盐蚀回收方法具有显著的环境效益,与传统的碱-酸-电积回收方法相比,在所有环境影响类别中实现了3%至100%的显著降低。例如,处理1公斤的c-Si电池板,CO2排放量减少了14公斤,比场景3减少了10公斤,比场景2减少了7.5公斤,比场景1减少了1公斤。在能源消耗方面,处理1公斤的c-Si电池板节省了220兆焦的电力,这一数字也高于其他三种场景。
这些改进主要归功于直接分离Ag的核心步骤。为了更好地理解从EoL c-Si面板中全面回收有价值的材料,包括Ag、Si、Cu、Pb、Sn、Al和玻璃,研究者还对这些材料的工业制造进行了生命周期评估(LCA)分析。因此,从EoL光伏面板中可持续、绿色、经济地回收这些矿物材料是实现绿色低碳光伏系统的关键。
文献信息
标题:Recycling of silicon solar panels through a salt-etching approach
期刊:Nature Sustainability
DOI:10.1038/s41893-024-01360-4

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