东方时讯网太阳能对地球来说是个好消息——但太阳能电池板并不像它们应该的那样对气候友好。研究员MartinBellmann正在使用他所谓的太阳能电池板制造过程中产生的“黑金”废料来制造新电池板。
太阳能是清洁能源。纯粹而简单。但是，当涉及到获得制造太阳能电池板所需的原材料时，事情就开始变得复杂起来。这些原材料不仅大部分来自中国，而且在制造过程中损失了多达三分之一的材料。
“但有可能在生产过程中回收这种材料，”MartinBellmann说。“也许这将使我们能够在欧洲建立一个新的太阳能产业，”他说。Bellmann是SINTEFIndustry的高级业务开发人员，负责领导名为Icarus的国际太阳能电池板项目。太阳能电池板目前占全球可再生能源增长的60%。
从石英到晶体硅
贝尔曼解释了太阳能电池板是如何从用于制造超纯硅的矿物石英开始的。首先，硅在坩埚中熔化，然后拉出硅晶体或硅锭。
“硅锭形成一种圆柱体，通过从坩埚中缓慢拉出硅来不断生长，”贝尔曼说。“然后将其切割成方形块，然后将其锯成薄片或我们研究人员所说的晶圆，”他说。
典型的晶圆只有0.13毫米(13微米)厚，正是这些晶圆被用来制造太阳能电池板。
但是所有这些锯切都会产生大量的“锯末”粉末。这就像锯木板一样——一些木材以锯末的形式流失了。当您透视硅锭时，即使您使用细金刚石线，也会发生同样的事情。有些材料总会以“硅粉”的形式流失。
锯切废料35%
“我们以黑色粉末的形式损失了35%的硅，”贝尔曼说。
正是这种粉末，他称之为新的黑金，是研究人员的目标。
“今天，我们只是把这种粉末扔掉了，”贝尔曼说。伊卡洛斯项目所做的，首先是寻找将粉末返回价值链的方法，并用它来制造硅晶体和太阳能电池板，”他说。
粉末被收集在液体污泥混合物中，该混合物还含有来自锯切过程的污染物，例如氧、碳、镍、铁和铝。
“被这些金属污染的硅不利于太阳能电池板的制造，”贝尔曼说
这就是为什么他与伊卡洛斯项目合作伙伴一起寻找净化硅粉的方法，以便将其作为新太阳能电池板的原材料回收利用。今天我们视为废物的东西可以用于其他产品，例如电动汽车电池。许多合作伙伴正在测试从受污染的混合物中分离硅的不同方法。
一个欧洲范围的项目
自然，目标是更好地利用原材料，这反过来将有利于环境和气候。但这也是一个明确的目标，即欧洲应该实现更大的自给自足。
“欧洲的太阳能电池板行业曾经比现在更大，但一切都转移到了中国，”贝尔曼说。“今天，我们严重依赖来自亚洲的原材料，硅也不例外。我们计划使用硅粉来帮助减少对中国的依赖，”他说。
Bellmann希望Icarus研究项目将成为一个新产业的基础，也许在挪威也是如此。挪威能源是清洁能源，在这方面这是一个主要优势。
回收硅等
伊卡洛斯项目带来的好处是，研究人员计划回收用于在将硅拉成晶体之前熔炼硅的石英坩埚。
“坩埚在熔炉中冷却时会破裂，”贝尔曼说。“每次你熔炼一些石英，你都必须得到一个新的坩埚，把旧的扔掉。我们的目标是用它作为制造碳化硅的原料，”他说。
碳化硅用于电子行业等，电动汽车只是包含这种材料的众多产品之一。
“通常情况下，我们使用所谓的高纯度石英来制造碳化硅，但这非常昂贵，”贝尔曼说。“我们的想法是，有可能用坩埚废料代替高纯度石英，坩埚废料本质上也是非常高纯度的石英，”他说。
Icarus项目还在研究回收石墨废料作为用于电池等的原材料。
“高纯度石墨也被丢弃了，”贝尔曼说。“它用于拉出硅晶体的烤箱，但由于失去其特性，必须不时更换。伊卡洛斯项目目前正在处理石墨废料，目的是回收利用它，”他说。