افزایش انرژی خورشیدی در سراسر جهان نگرانی‌هایی را در مورد ضایعاتی که منجر به آن می‌شود، افزایش داده است، به طوری که پانل‌های خورشیدی به پایان چرخه عمر خود می‌رسند. پانل های خورشیدی که بین 20 تا 30 سال کار می کنند، اکنون با نرخ میلیون ها تن تخلیه می شوند. بر اساس برآوردها، وزن کل پانل هایی که به پایان چرخه عمر خود رسیده اند تا سال 2050 بین 60 تا 78 میلیون تن افزایش می یابد که بیش از 10٪ از کل زباله های الکترونیکی تولید شده در سطح جهان را تشکیل می دهد. جالب اینجاست که نقره یکی از اجزای اصلی پنل های خورشیدی است. ممکن است جزئی به نظر برسد، اما در حدود 15 تا 50 درصد از ارزش دارایی های بازیافتی نقش دارد. پانل های مورد استفاده معمولاً حاوی حدود 20 گرم نقره هستند که سطوح آن فلز در صفحات قدیمی بسیار بیشتر می شود (تا 300-500 قسمت در میلیون) که با سطوح ذخایر سنگ اولیه قابل مقایسه است.
چالش بازیابی نقره
از لحاظ تاریخی، بازیابی نقره از صفحات خورشیدی یک کار دلهره آور بوده است. ماژول‌های PV کامپوزیت‌های پیچیده‌ای هستند: لایه‌های شیشه، پلیمرهای محصورکننده (معمولاً اتیلن-وینیل استات یا EVA)، سلول‌های خورشیدی سیلیکونی و کنتاکت‌های فلزی با هم ذوب شده‌اند که جداسازی قطعات را دشوار می‌کند. روش‌های بازیابی سنتی به شدت به روش‌های هیدرومتالورژیکی متکی هستند - اساساً، حل کردن نقره با استفاده از اسیدهای قوی مانند اسید نیتریک. اگرچه این روش‌ها تا حدی مؤثر هستند، اما با اشکالات قابل توجهی همراه هستند: آنها حجم زیادی از مواد شیمیایی خورنده را مصرف می‌کنند، زباله‌های خطرناکی از جمله انتشار اکسید نیتروژن سمی تولید می‌کنند و مقیاس آن پرهزینه است. اقتصاد به ویژه چالش برانگیز بوده است - بازیافت یک پنل خورشیدی در حال حاضر حدود 10 تا 15 دلار هزینه دارد، در حالی که فقط چند دلار برای ارسال آن به محل دفن زباله هزینه می شود.
پیشرفت در سراسر جهان
اما چشم انداز به سرعت در حال تغییر است. تنها در سال 2026، چندین تیم تحقیقاتی پیشرفت های قابل توجهی را اعلام کردند که ما را به طرز وسوسه انگیزی به بازیابی تقریباً تمام نقره پانل های خورشیدی-پایان- نزدیک می کند.
فرآیند اکسیداسیون پیشرفتهفرآیند اکسیداسیون پیشرفته توسط دانشمندان دانشگاه ژجیانگ، دانشگاه شیان جیائوتنگ و آکادمی علوم چین توسعه یافته است. فناوری جدید مبتنی بر پروکسید مونو سولفات (PMS) -بازیابی 100 درصد نقره گرانبها را از انواع سلول های خورشیدی سیلیکونی کریستالی در عرض 20 دقیقه ممکن می سازد. یکی دیگر از مزایای این فناوری تاثیر کم آن بر محیط زیست است که 5 درصد مصرف انرژی و 2 درصد مواد شیمیایی مورد استفاده در مطالعات قبلی است. روش ترکیبی لیچینگ و رسوب الکتریکی امکان به دست آوردن نقره با خلوص بیش از 99 درصد را بدون استفاده از اسیدها، سیانید و حلال های آلی فرار فراهم می کند.
شناورسازی مداومدر همین حال، محققان دانشگاه نیوکاسل در استرالیا با موفقیت یک فرآیند شناورسازی کف - یک تکنیک فرآوری مواد معدنی- که به طور گسترده در صنعت معدن استفاده می‌شود - برای بازیابی نقره از زباله‌های خورشیدی بدون اسید انجام داده‌اند. در اولین آزمایش آزمایشی فلوتاسیون در مقیاس آزمایشی پیوسته در جهان، این تیم 22 کیلوگرم ماده سلول خورشیدی را که از تقریباً 460 کیلوگرم پانل‌های پایان عمر{{{6}{{7} (معادل حدود 23 پنل خورشیدی مسکونی) بازیابی شد، پردازش کرد و به دست آورد.تقریبا 100% بازیابی نقره. در شرایط{1}}وضعیت ثابت، غلظت نقره تقریباً 83-برابر افزایش یافت. شاید مهم‌تر از همه، فرآیند مبتنی بر شناورسازی{5}}سه تا پنج برابر کمتر از روش‌های اسیدشویی معمولی باشد.
جداسازی مستقیم کلرید مذاب.تیمی در دانشگاه ووهان رویکرد کاملا متفاوتی را در پیش گرفتند و روشی را بر اساس نمک‌های کلرید مذاب توسعه دادند. آنها با استفاده از یک سیستم-کم هزینه و غیر سمی NaCl-CaCl2-CaCO3 بهبازیابی 99.0٪ نقره و سیلیکونبه طور همزمان - و جدایی را فقط در یک دقیقه کامل کرد. این روش از اتکای سنتی به اسیدها یا بازهای قوی رهایی می‌یابد و هر کیلوگرم باتری بازیافتی سود خالص 14.04 دلار را به همراه دارد در حالی که انتشار CO2- معادل آن را تا 11.0 کیلوگرم کاهش می‌دهد. این فناوری در انواع باتری‌های رایج-با راندمان بالا، از جمله Al-BSF، PERC، و TOPCon عالی عمل می‌کند.
سایر فناوری های نوظهورنوآوری های اضافی مرزها را بیشتر می کنند. یک فرآیند هیدروترمال یک مرحله‌ای با استفاده از تترمتیل آمونیوم هیدروکسید (TMAH) به دست آمدبازیابی 99.9 درصد نقرهبا هزینه پردازش تنها 7.18 CNY در هر چرخه و مصرف انرژی تنها 0.69 کیلووات ساعت. محققان همچنین بازیابی لیزر پالسی، مسیرهای مکانیکی شیمیایی برای دستیابی به راندمان استخراج 98.39 درصد و سیستم‌های حلال یوتکتیک عمیق با راندمان شستشوی بالای 99 درصد را بررسی کرده‌اند.
چرا این مهم است
این پیشرفت‌ها صرفاً دستاوردهای آکادمیک نیستند - آنها پیامدهای عمیقی هم برای صنعت خورشیدی و هم برای زنجیره تامین نقره جهانی دارند. بازیابی نقره از پانل‌های-پایان-عمر، اقتصاد بازیافت خورشیدی را کاملاً تغییر می‌دهد. همانطور که دانشیار مهشید فیروزی از دانشگاه نیوکاسل می گوید: "نقره بالاترین-ماده در یک سلول خورشیدی است. بازیابی آن می تواند بازیافت{6}}پنل خورشیدی را از نظر مالی بسیار جذاب تر کند.
تنها برای استرالیا، تا سال 2050، بیش از یک میلیون تن پانل زباله پیش بینی می شود که حاوی حدود 300 تا 500 تن نقره باشد. فیروزی خاطرنشان کرد: زمانی که بتوانیم نقره را بازیابی و به اقتصاد بازگردانیم، عملاً نقره را در محل دفن زباله دفن می کنیم.
جاده پیش رو
در حالی که این فناوری‌ها به سطوح آمادگی فناوری در حدود 5 رسیده‌اند - به این معنی که در محیط‌های مربوطه تأیید شده‌اند اما هنوز کاملاً تجاری نیستند - مسیر حرکت مشخص است. سوال دیگر این نیست که آیا می توان نقره را از پنل های خورشیدی بازیابی کرد یا خیر، بلکه این است که آیا می توان آن را در مقیاس و هزینه ای که بازیافت را از نظر تجاری قابل دوام می کند بازیابی کرد. با چندین مسیر که اکنون کارایی بازیابی نزدیک به 100٪، هزینه های کمتر و کاهش چشمگیر اثرات زیست محیطی را نشان می دهد، آینده به سرعت در حال نزدیک شدن است.
به نظر می رسد پوشش نقره ای مشکل زباله های خورشیدی به معنای واقعی کلمه نقره است - و محققان در آستانه گرفتن آخرین اونس از آن هستند.
