Wspólnotowy Serwis Informacyjny Badan i Rozwoju - CORDIS

FP7

SIKELOR — Wynik w skrócie

Project ID: 603718
Źródło dofinansowania: FP7-ENVIRONMENT
Kraj: Niemcy
Dziedzina: Przemysł, Energia, Środowisko

Redukcja odpadów powstałych w produkcji paneli słonecznych poprzez recykling pyłu krzemowego

Finansowani przez UE naukowcy odkryli sposób na recykling odpadów pochodzących z produkcji wafli krzemowych, dzięki czemu panele słoneczne mogą być wytwarzane w bardziej przyjazny dla środowiska sposób
Redukcja odpadów powstałych w produkcji paneli słonecznych poprzez recykling pyłu krzemowego
Wafle krzemowe – ultracienkie półprzewodniki używane w produkcji paneli słonecznych – są wykrawane z dużych bloków krzemowych. W procesie tym powstaje jednak wiele odpadów – podczas cięcia przemysłowego traci się nawet 50% cennego materiału w postaci drobnego proszku krzemowego.

W ramach finansowanego ze środków UE projektu SIKELOR naukowcy szukali sposobów na recykling pyłu krzemowego, co pozwoliłoby na zmniejszenie ilości odpadów przemysłowych w branży, na którą wywierana jest presja ze strony tanich producentów spoza Europy.

„Grubość wafla krzemowego wynosi około 10 do 20 mikronów, a grubość drutu tnącego jest niemal taka sama. Oznacza to, że około połowa materiału stanowi odpad z procesu cięcia” – mówi koordynator projektu Sven Eckert, fizyk z Heimholtz Centre Dresden-Rossendorf Heimholtz Centre Dresden-Rossendorf.

Głównym celem zespołu składającego się zarówno z pracowników naukowych I naukowców z branży było opracowanie pojedynczego procesu obejmującego prasowanie I topienie cennych odpadów krzemowych I oddzielenie zanieczyszczeń tak, aby odpady te mogły być wykorzystane ponownie do produkcji paneli słonecznych. „Zanieczyszczenia pogarszają wydajność paneli słonecznych. Na końcu procesu recyklingu oczekuje się bardzo czystych materiałów” – mówi dr Eckert.

Prasowanie I topienie

Na samym początku zespół opracował proces prasowania drobnego proszku w celu uzyskania granulatu. „Nie jest to jednak takie proste” – zauważa dr Eckert, ponieważ niewielkie cząsteczki stwarzają ryzyko wybuchu I nie jest łatwo je sprasować. Partner projektu, firma GARBO z Włoch, specjalizuje się w oczyszczaniu odzyskanego krzemu I posiada doświadczenie w bezpiecznej produkcji takiego granulatu.

Jednakże cząstki węgla obecne w pyle powodują, że w procesie topienia powstaje produkt uboczny – małe cząsteczki węglika krzemu w postaci stałej. Muszą one zostać usunięte jak najszybciej, aby na powierzchni proszku krzemowego nie zaszedł proces utleniania, w którym wytwarzany jest dwutlenek krzemu.

W ramach projektu wykorzystano ogrzewanie indukcyjne do topienia granulatu I usunięcia zanieczyszczeń. Pole magnetyczne o wysokiej częstotliwości wprawia w ruch przewodzący prąd elektryczny roztopiony materiał, skutecznie „mieszając” go, dzięki czemu redukowana jest zawartość tlenu w roztopionym materiale. „Topienie sprzyja odtlenianiu, ale jeśli w roztopionym materiale obecny jest węglik krzemu, do oczyszczania wymagane jest zastosowanie odpowiedniego pola magnetycznego o wysokiej częstotliwości” – mówi dr Eckert. Na tym etapie zanieczyszczenia w postaci węglika krzemu odkładają się na ścianach pieca tyglowego, skąd można je usunąć.

Zmniejszenie strat podczas cięcia bloku krzemu

Krzem stosunkowo dobrze przekształca energię ze światła słonecznego na energię elektryczną w ogniwach fotowoltaicznych. Dr Eckert podkreśla, że większość energii jest zużywana w samym procesie produkcji krzemu I duża ilość materiału w postaci opiłków stanowi straty produkcyjne. W ramach tego procesu opracowanego przez naukowców uczestniczących w projekcie tę stratę materiału z bloku krzemu udało się zmniejszyć z około 50% do zaledwie 5–10% – to znaczna oszczędność, która przyczyni się do poprawy konkurencyjności europejskiego przemysłu fotowoltaicznego.

Na Uniwersytecie w Padwie stworzono narzędzie demonstracyjne, które umożliwia przeprowadzanie badań niezawodności technologii przed rozpoczęciem prac nad wprowadzeniem procesu do użytku przemysłowego.

Słowa kluczowe

SIKELOR, odpady krzemowe, energia słoneczna, energia, recykling
Śledź nas na: RSS Facebook Twitter YouTube Zarządzany przez Urząd Publikacji UE W górę