Các nhà khoa học vừa biến những tấm pin mặt trời cũ thành vật liệu điện thu nhiệt

Liệu điều này có thể giúp chúng ta thoát khỏi tình trạng thừa chất thải điện tử do năng lượng mặt trời không?
Các nhà khoa học vừa biến những tấm pin mặt trời cũ thành vật liệu điện thu nhiệt

Các tấm pin mặt trời chứa đựng những mảnh ghép phức tạp của công nghệ sẽ phân hủy thành những tấm rác điện tử lớn, cồng kềnh vào cuối vòng đời của chúng. Hãy suy nghĩ về tuổi thọ giới hạn của tấm pin mặt trời là 30 năm, đó là lý do tại sao chất thải toàn cầu từ các tấm pin mặt trời cuối đời dự kiến ​​sẽ đạt 8 triệu tấn vào năm 2030 và 80 triệu tấn vào năm 2050.

Phần lớn thế giới hiện chưa có kế hoạch xử lý vấn đề rác thải này; tuy nhiên, một nhóm các nhà khoa học từ Cơ quan Khoa học, Công nghệ và Nghiên cứu (A * STAR) và Đại học Công nghệ Nanyang, Singapore (NTU Singapore) có thể đã tìm thấy một 'viên đạn bạc' cho vấn đề lắp ráp này.

Các nhà nghiên cứu đã phát triển một công nghệ mới có thể biến các tấm pin mặt trời hết hạn sử dụng thành một vật liệu nhiệt điện thu năng lượng hiệu suất cao mới có khả năng hấp thụ nhiệt và chuyển nó thành điện năng, theo một nghiên cứu được công bố trên tạp chí Advanced Materials.

Biến hạn chế thành cơ hội

Để đi vào trọng tâm của vấn đề này, bạn cần biết kiến ​​trúc của pin mặt trời được cấu tạo từ silicon, nhôm, đồng, bạc, chì và một hỗn hợp phức tạp của các vật liệu khác.

Việc tái chế từng vật liệu như vậy là rất khó, đó là lý do tại sao các quy trình tái chế hiện tại chủ yếu tập trung vào cấu trúc hỗ trợ bằng thủy tinh và kim loại, trong khi silicon - chiếm 90% pin mặt trời - lại được đưa vào các bãi chôn lấp. Thật không may, silicon tái chế có tạp chất và khiếm khuyết, khiến nó không thể được sử dụng để sản xuất pin mặt trời chức năng, theo một thông cáo báo chí.

Trong nghiên cứu mới nhất, các nhà nghiên cứu đã quyết định biến hạn chế này thành cơ hội và chuyển đổi các tế bào năng lượng mặt trời cũ thành vật liệu nhiệt điện tăng cường. Phương pháp này tận dụng các đặc điểm phân kỳ của nhiệt điện từ pin mặt trời, nơi mà sự hiện diện của các tạp chất có xu hướng cải thiện hơn là làm xấu đi hiệu suất.

Hữu ích trong sản xuất các thành phần năng lượng tái tạo

Để đạt được điều này, các nhà nghiên cứu đã sử dụng công nghệ nghiền bi để nghiền pin mặt trời thành bột mịn, cho phép chúng truyền các đặc tính nhiệt điện như chuyển đổi điện năng và hiệu quả làm mát cho silicon bị loại bỏ. Sau đó, bột phốt pho và gecmani được thêm vào để thay đổi tính chất ban đầu của chúng trước khi hỗn hợp bột được xử lý bằng phương pháp thiêu kết plasma tia lửa ở nhiệt độ và nhiệt độ cao.

Các nhà nghiên cứu đã phát triển một mẫu có hiệu suất nhiệt điện được tối ưu hóa nhất, với con số nhiệt điện cao kỷ lục (zT) là 0,45 ở 873 K, là mẫu tốt nhất trong số các nhiệt điện tử silicon nguyên tố. Điều này vô cùng quan trọng vì những công nghệ như vậy có thể kéo dài vòng đời của các sản phẩm khác nhau và giảm thiểu chất thải để tạo ra một nền kinh tế tuần hoàn.

“Tận dụng các kỹ thuật phục hồi tài nguyên của chúng tôi và hợp tác với A * STAR, chúng tôi đã chứng minh rằng nó có thể tạo ra các vật liệu quý giá có chất lượng cao và hữu ích trong sản xuất các thành phần năng lượng tái tạo, mà trong trường hợp này, là sự phát triển của - vật liệu nhiệt điện hiệu suất có thể thu nhiệt và biến nó thành điện năng, "đồng tác giả của NTU, Phó Giáo sư Nripan Mathews, Giám đốc Cụm Sản xuất Năng lượng Tái tạo & Các bon Thấp tại Viện Nghiên cứu Năng lượng, cho biết.

 

Phạm Tuấn
Theo Interesting engineering
CÙNG CHUYÊN MỤC
ĐỌC THÊM