وتتيح الطريقة المكونة من مرحلتين، التي طورها العلماء، رفع محتوى كربيد السيليكون في المنتج الصلب إلى 61%، حسبما أفادت وكالة “تاس” نقلا عن وزارة العلوم والتعليم العالي الروسية.
وتعد الطاقة الشمسية مصدرا نظيفا للطاقة، لكن الوحدات الكهروضوئية لا يتجاوز عمرها التشغيلي عادة 20-30 عاما. وبعد انتهاء عمرها تتحول إلى نفايات متعددة المكونات تحتوي على الزجاج والألومنيوم والسيليكون والنحاس والبوليمرات وعناصر أخرى. وتتطلب طرق إعادة التدوير الكيميائية والحرارية والميكانيكية الحالية استخدام كواشف سامة وباهظة الثمن، كما تنتج مواد منخفضة الجودة لا يمكن إعادة استخدامها.
وقالت الوزارة: “اقترح علماء جامعة تومسك التكنولوجية وجامعة سيفاستوبول الحكومية طريقة من مرحلتين لإعادة تدوير الألواح الشمسية المستهلكة. ونتيجة لذلك، يمكن الحصول من هذه النفايات على كربيد السيليكون، باعتباره مادة قيمة ومطلوبة لإنتاج إلكترونيات القوى والسيراميك المقاوم للحرارة. وقد بلغ محتوى كربيد السيليكون في المنتج الصلب أثناء إعادة التدوير بالطريقة الجديدة 61%”.
ولاختبار الطريقة الجديدة، استخدم العلماء لوحا شمسيا مستهلكا متعدد البلورات. وسخنوه إلى 500 درجة مئوية باستخدام الانحلال الحراري لفصل السيليكون عن الطبقة البوليمرية، ثم خلطوا المادة المحتوية على السيليكون مع الكربون التقني، وحصلوا على كربيد السيليكون باستخدام قوس كهربائي من دون فراغ عند درجة حرارة بلغت نحو 1800 درجة مئوية. واستغرقت عملية الحصول على المركب الثمين دقيقة واحدة.
وأتاح الانحلال الحراري إزالة البوليمرات التي تعيق إعادة التدوير، والحصول على بقايا كربونية شكلت 45.8% من الكتلة، إلى جانب جمع المنتجات الغازية، حيث بلغ تركيز الميثان في الخليط 5%، بينما بلغت نسبة أول أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون نحو 0.6%.
وبعد المعالجة، اختفى سيليسيد الحديد من المنتج، ما أدى إلى تقليل الشوائب. كما أدت زيادة نسبة الكربون إلى 30% في الخليط الأولي إلى ارتفاع إنتاج كربيد السيليكون من 46% إلى 61%، وانخفاض نسبة السيليكون الحر من 19.7% إلى 8.3%، فيما اختفى ثاني أكسيد السيليكون تقريبا، لأن الكربون يساعد السيليكون على الدخول في التفاعل بصورة أكثر نشاطا.
وحظيت الدراسة بدعم وزارة العلوم والتعليم العالي الروسية، ونُشرت نتائجها في مجلة “Silicon”، المصنفة ضمن الفئة Q2، بمعامل تأثير يبلغ 4.1.
المصدر: تاس