Phương pháp tái chế tấm quang điện được ứng dụng nhiều nhất

Tuổi thọ trung bình của một tấm pin năng lượng mặt trời là khoảng 20 năm, nhiều công trình lắp đặt từ đầu những năm 2000 được thiết lập để hết tuổi thọ.

Vì vậy, đã đến lúc chúng phải được tái chế nhưng câu hỏi thực sự là chúng có được tái chế không? Với sự hiện diện của kim loại nặng, chất thải không thể được quản lý kém. Một thực tế cũng được biết là giá trị của những vật liệu thu hồi được sau khi tái chế chẳng thấm vào đâu so với những vật liệu ban đầu.

Có tiềm năng trong lĩnh vực tái chế PV. Trong một mô-đun năng lượng mặt trời tinh thể điển hình, có các thành phần như thủy tinh, polyme, bản thân pin mặt trời, Đồng, Nhôm và một lượng nhỏ của các kim loại khác.

Đóng góp lớn nhất về tổng trọng lượng là thủy tinh, chiếm 75%, tiếp theo là polyme là 10% và nhôm là 8%. Lượng dấu vết bao gồm Bạc, Chì và Thiếc có mặt.

Cuộc sống thứ hai cho các tấm

Các công ty lắp đặt điện mặt trời cho gia đình cố gắng tái sử dụng các vật liệu các tấm pin. Nó được coi là cách đơn giản nhất và rẻ nhất để tái chế và ít yêu cầu xử lý nhất.

Ví dụ:

Một tấm pin mặt trời đã qua sử dụng sẽ có giá âm thanh bằng một nửa giá ban đầu. Và các thành phần được sử dụng trong đó thậm chí có thể được bán với giá thấp hơn một nửa giá của tấm đã qua sử dụng.

Các tấm pin chỉ chiếm tối đa khoảng một nửa chi phí của một mảng năng lượng mặt trời dân dụng; với phần còn lại là các thiết bị và giấy phép khác.

Do các tấm pin đã qua sử dụng không tạo ra nhiều điện nên số tiền tiết kiệm được khi mua chúng có thể không đáng giá. Các tấm đã qua sử dụng có thể bán lại thường được đổ vào các bãi chôn lấp. Ở Mỹ, nhiều bang đang thúc đẩy việc tái chế bắt buộc đối với các nhà sản xuất mô-đun PV.

Trong khi đó, Liên minh Châu Âu yêu cầu các nhà sản xuất thu thập và tái chế các tấm pin mặt trời đã qua sử dụng và tài trợ cho nghiên cứu về các giải pháp cuối đời cho công nghệ mà họ sản xuất.

Kiến thức liên quan: Bảo trì  tấm pin điện mặt trời mái nhà với mặt đất có khác nhau

Phương pháp tái chế

Có ba giai đoạn chính của tái chế PV: (1) tách lớp, (2) tách nguyên liệu, (3) chiết xuất và tinh chế nguyên liệu.

Các tấm pin mặt trời phần lớn được tái chế chủ yếu bằng các quá trình hóa học, nhiệt và cơ học. Quá trình bắt đầu với việc loại bỏ hộp nối, dây và khung.

Sau đó, mô-đun được cắt nhỏ, sắp xếp và tách rời. Việc phân tách các vật liệu cho phép chúng được gửi đến các quy trình tái chế cụ thể liên quan đến từng vật liệu.

Quá trình được đề cập ở trên là dành cho các tấm silicon tinh thể. Bản tóm tắt của quá trình có thể được nhìn thấy trong hình bên dưới. Dựa trên công nghệ xử lý pin năng lượng mặt trời đã được tính toán trong quá trình sản xuất:

Pin mặt trời CdTe (Cadmium Telluride)

Là pin mặt trời thế hệ thứ hai được tái chế hơi khác khi so sánh với pin mặt trời c-Si (silicon tinh thể). Quá trình này thường bắt đầu với việc cắt nhỏ các mảnh thành lớn hơn sau đó thành các mảnh nhỏ hơn.

Cadmi(II) chloride

Là một hợp chất vô cơ có cấu trúc tinh thể tinh thể màu trắng với thành phần là hai nguyên tố cadmi và clo với công thức hóa học được quy định là CdCl₂. Đây là một chất rắn, có tính hút ẩm và khả năng hòa tan cao trong nước và tan trong rượu.

Sau đó, các kim loại bán dẫn bị loại bỏ từ từ. Natri hydroxit được sử dụng để kết tủa các hợp chất kim loại, và thủy tinh được tách ra để có thể tái sử dụng.

Phương pháp

Một phương pháp khác để tái chế tấm pin mặt trời Cadmium Telluride bao gồm phân mảnh vật lý của các mô-đun nhỏ. Sau đó, những mảnh nhỏ này được tiếp xúc với bầu không khí chứa oxy ở 300° C.

Những điều kiện này dẫn đến sự phân tách của EVA. Sau đó, những mảnh vỡ này được đưa đến môi trường 400 ° C có chứa khí clo gây ra quá trình ăn mòn. Bước này của quy trình tạo ra CdCl 2 (Cadmium Chloride) và TeCl 4 ( Tellurium Tetrachloride) được ngưng tụ và kết tủa sau đó.

Các phương pháp được mô tả là rất ít trong số rất nhiều phương pháp. Vẫn có những phương pháp đang được nghiên cứu. Vấn đề chính hoặc mối quan tâm trong quá trình tái chế là vấn đề mức độ tạp chất.

Ví dụ

Quá trình nhiệt ở nhiệt độ cao và quá trình cơ học có thể tạo ra tạp chất. Ngoài ra, các quy trình nhiệt độ thấp được sử dụng với các bước cơ học hoặc hóa học cụ thể cũng có thể tạo ra tạp chất.

Do đó, kết quả lý tưởng chỉ có thể đạt được khi kết hợp các bước nhiệt, hóa học hoặc luyện kim. Một khi những vật liệu này có thể được thu hồi mà không có tạp chất. Chúng sẽ có giá trị cao hơn trên thị trường, đây là một trong những trở ngại chính liên quan đến ngành công nghiệp tái chế PV.

Tác động môi trường

Một nghiên cứu được thực hiện về tác động môi trường của việc tái chế các tấm pin mặt trời silicon tinh thể (c-SI) và cadmium telluride (CDTE).

Bởi  (Thomas và cộng sự, 2020)  cho thấy rằng giai đoạn tái chế của c-si PVs sẽ đóng góp 15-35% nhiều tác động hơn đến các tác động môi trường đến.

Để-xử lý các tác động môi trường của PV c -Si ngụ ý tác động của việc tái chế đối với toàn bộ tác động của vòng đời của PV c -Si thay đổi 15-25% tùy thuộc vào kỹ thuật tái chế đã chọn.

Đối với tấm CdTe, đóng góp của giai đoạn tái chế trên toàn bộ vòng đời là nhỏ 3 – 4%; tùy thuộc vào phương pháp tái chế đã chọn. Tiêu thụ điện ít hơn dẫn đến ít tác động hơn. Trong khi so sánh, c -Si tạo ra tác động cao hơn đáng kể so với CdTe.

Tại sao tách vật liệu c-Si

Điều này chủ yếu là do quá trình tách vật liệu c-Si sử dụng nhiều hóa chất hơn so với CdTe. Việc tái chế các tấm PV c -Si chủ yếu nên được lên kế hoạch để thu hồi kim loại Ag (bạc).

Bằng cách này, có thể tránh được nhiều tác động đến môi trường hơn và chi phí tái sản xuất có thể giảm đáng kể. Đối với tấm Cadmium Telluride, Thủy tinh là thành phần chịu tác động mạnh nhất. Vì nó chiếm khoảng 94% tấm CdTe và cadmium và tellurium đắt hơn vì chúng là kim loại đất hiếm.

Vì vậy, các phương pháp tái chế cần được tập trung vào việc thu hồi các vật liệu này chủ yếu theo hướng thân thiện với môi trường. Việc tái sử dụng, sửa chữa, tái sản xuất và tái chế dự kiến ​​sẽ đóng những vai trò quan trọng trong tương lai để phát triển một mô hình kinh tế tuần hoàn dựa trên sản xuất chất thải PV.

Bài viết nên xem thêm: Quy trình sản xuất tấm pin năng lượng mặt trời