近期發表的一項新研究表明,在太陽能電池板中起著重要作用的硅元素,竟可在鋰電池中發揮令人意想不到的效果。此前,盡管光伏產業有著積極陽光的一面,但還是在環保回收上遭到了大量的批評。現在,澳大利亞的科學家們,已經想到了如何重新利用最棘手、但又最有價值的其中一種組件 —— 它就是半導體硅材料。

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某些太陽能電池板組件,比其它部分更易于回收(資料圖,來自:Tesla)

研究團隊稱,一塊太陽能電池板可服役 15~25 年。盡管其中大部分為玻璃、金屬和塑料,但其中的硅元素卻不那么容易被提取和再利用。

每塊光伏面板使用的硅含量很少,但專家預測,到 2050 年的時候,我們將產生 500 萬噸的光伏面板廢料。有鑒于此,追求一種全面的回收策略,就很值得考量了。

作為負責將太陽能轉換成電子的材料,硅在光伏面板中起著至關重要的作用,但其價值可能不止于此。

澳大利亞迪肯大學(Deakin University)的材料科學家表示,他們不僅提出了一種將其提取再利用的方法,還證明了將之作為高能電池陽極的潛力。

Mokhlesur Rahman 博士在接受 New Atlas 采訪時稱:來自世界各地的一些研究小組,已經在主動地開發回收工藝,以便從廢棄光伏(PV)面板中回收元素和零部件。

遺憾的是,即使已經回收了諸多元素,但仍未有人研究在將硅元素回收后、將其轉換為納米硅、并用于電池技術的后續應用。

有鑒于此,Rahman 及其研究伙伴 Chen Chen 教授,提出了一種利用廢棄硅的電子轉移能力、并使之重獲新生的技術。

本質上,這項技術圍繞與將硅還原為納米級材料、以適合鋰離子電池應用。該過程可讓材料具有不規則的形狀,但正如 Rahman 解釋的那樣,這可能是一件好事。

Rahman 指出:“據推測,所獲得的納米硅材料的尺寸和形狀可能不太均勻,因為通過各種步驟回收納米硅時,會發生形態和結構缺陷”。

不過這種類型的納米硅,可以提供比商業納米硅更多的好處。形狀和尺寸不均,意味著這些硅納米顆粒內部有更多的自由空間、額外的孔隙度,以促進電解質的運輸。

如此一來,其能夠更好地適應鋰離子電池充放電循環過程中發生的體積膨脹和收縮。研究人員稱,在相同的空間內,其納米硅能夠實現 10 倍于普通硅的能量儲存。

依照現階段的理論,這可帶來性能更強的鋰離子電池。不過初步研究表明,回收硅至少具有與商用硅相同的性能,為硅材料提供了一種新的回收再利用途徑。

據悉,目前硅材料的價格,每公斤在 4.4 萬澳元(21 萬 RMB)左右,約合 3 萬美元 / 2.2 磅。

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責任編輯:raymon725

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光伏面板回收再利用 納米硅材料竟可有效提升鋰離子電池性能

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