نویسنده: مهدی میرکیایی، کارشناس مهندسی مکانیک 
زمان مطالعه: ۲ دقیقه
بازیابی سیلیکون با سطح کیفی مناسب برای استفاده مجدد در ماژولهای خورشیدی از اهمیت بالایی در کاهش ردپای کربن در ساخت این تجهیز از نیروگاه خورشیدی فتوولتاییک، برخوردار است.
به گفته یک گروه پژوهشی بین‌المللی، در حال‌حاضر اقدام‌های لازم بیش‌تری در بخش تحقیق‌وتوسعه باید شکل گیرد تا در موعد مقرر فن‌آوری مورد نیاز برای جایگزینی ماژولهای فتوولتاییک در حجم و مقیاس زیاد، ایجاد شده باشد.
یک تیم پژوهشی بین‌المللی تحت نظر لابراتوار ملی انرژی‌های تجدیدپذیر (NREL) دپارتمان انرژی آمریکا (DOE) روی اهمیت تلاش جهت تحقیق‌وتوسعه با هدف بازیابی سیلکون خلوص بالا از ماژولهای فتوولتاییکی که به انتهای عمر خود رسیده‌اند، تمرکز کرده است. این محققان در مقاله‌ای که در مجله معتبر Nature energy چاپ شده است، بر اهمیت اولویت استفاده مجدد و بازیابی سیلیکون تاکید کرده‌اند.
به گفته این محققان، تلاش‌های فعلی به میزان اندکی سیلیکون را با خلوص مورد نیاز برای استفاده مجدد در ماژولهای خورشیدی، بازیابی می‌کند که در صورت رخ‌دادن میکروکرک‌ها در سطح سلول نیز این میزان کمتر هم خواهد شد.
باتوجه‌به اینکه امروزه در ساخت سلول‌های خورشیدی از ویفرهای نازک‌تر و شکننده‌تر استفاده می‌شود، در نتیجه بیش از پیش در معرض میکروکرک‌ها هستند؛ ازاین‌رو معرفی استراتژی استفاده مجدد مستقیم از سیلیکون، سخت‌تر شده است.
این تیم تحقیقاتی اذعان داشته است که سیلیکون موجود در ماژولهای فتوولتاییکی که به انتهای چرخه عمر خود رسیده‌اند (خواه سلول‌های آن سالم باشند خواه شکسته) دارای خلوص کافی برای تولید سلول‌های خورشیدی هستند، اما ممکن است نتوان بدون درنگ از آن‌ها در فرآیند طراحی‌شده برای تولید پلی سیلیکون جدید، استفاده کرد.
براساس پژوهش‌های این تیم تحقیقاتی، در صورتی‌که فرآیند بازیابی قادر باشد تا سیلیکون با ویژگی‌های مناسبِ تولید سلول‌های خورشیدی (solar-grade silicon) را عرضه کند، ارزش سیلکون بازیافت‌شده می‌تواند در مقایسه با سیلکون با خلوص پایینی که در حال‌حاضر به‌طور رایج از ماژولهای خورشیدی بازیافت می‌شود، بسیار بالاتر باشد. (۱۰ دلار به ازای هر کیلوگرم در حالت اول در مقابل ۲ دلار بر کیلوگرم در حالت دوم).
شکل۱: الگوی پایه ساخت ماژولهای خورشیدی فتوولتاییک
پیشنهاد مطالعه: نحوه ساخت سلول‌های خورشیدی
کاهش ردپای کربن در ساخت ماژولهای خورشیدی
از آن جایی‌که نیمی از ردپای کربن در تولید ماژولهای فتوولتاییک مربوط به مواد اولیه است، بازیابی و استفاده مجدد از سیلیکون با خلوص مناسب برای تولید سلول‌های خورشیدی، به‌طور قابل‌توجهی اثرهای محیط‌زیستی را کاهش می‌دهد. هم‌چنین، به گفته تیم تحقیقاتی NREL، نرخ فعلی بازیابی و استفاده مجدد از سیلیکون solar-grade اندک است و بنابراین، جای رشد و پژوهش بیش‌تری در این زمینه وجود خواهد داشت.
بااین‌حال، صنعت تولید ماژولهای فتوولتاییک نسبت‌به وجود ناخالصی در سیلیکون بازیابی‌شده برای استفاده مجدد، انعطاف‌پذیری پایینی دارد؛ ازاین‌رو کنترل ناخالصی در طی زنجیره تامین سیلیکون، یک چالش محسوب می‌شود. به باور محققان، خالص‌سازی و نیز فرآیندهای رشد کریستال، راه‌حل‌هایی خواهند بود که پتانسیل لازم برای حل مشکل وجود ناخالصی در سیلیکون‌های بازیابی‌شده را دارند.
بنابراین، چالش و فرصت تحقیقاتی، در بهینه‌سازی مجدد فرآیندهای موجود و یا به‌کار‌گیری فرآیندهای جدید (با صرف هزینه معقول)، جهت بهبود پروفایل ناخالصی و شکل ظاهری سیلیکون بازیابی‌شده، وجود دارد.
اگرچه حجم ماژولهای فتوولتاییکی که به انتهای عمر خود رسیده‌اند هنوز برای ایجاد زیرساخت چرخه بازیابی سیلیکون در مقیاس بزرگ کافی نیست، اما تلاش در زمینه تحقیق‌وتوسعه برای بهبود رهیافت‌های بازیابی سیلیکون باید هم‌اکنون آغاز شود تا زمانی‌که تعداد این ماژولهای خورشیدی زیاد شد، فناوری مورد نیاز، آماده باشد.
مطالعه اثرهای زیست‌محیطی و اقتصادی راهکارهای بازیابی سیلیکون باید در آنالیزهای فنی- اقتصادی و ارزیابی چرخه عمر، مورد کندوکاو قرارگیرد تا راه‌حل بهینه حاصل شود.
منبع: PV-Magazine
دیدگاهتان را بنویسید