...

Odzyskiwanie opiłków krzemowych

22 lutego 2022
Odzyskiwanie opiłków krzemowych

W chwili obecnej i przez najbliższe lata technologia fotowoltaiczna jest i pozostanie oparta na krzemie (Si) – drugim najobficiej występującym pierwiastku w skorupie ziemskiej. Aby wywołać efekt fotowoltaiczny, materiał ten musi w procesach technologicznych zostać w znacznym stopniu oczyszczony. Oczyszczanie to wymaga bardzo energochłonnych procesów i bardzo kapitałochłonnej bazy produkcyjnej.

Koszt krzemu klasy fotowoltaicznej stanowi do 20% całkowitego kosztu modułu fotowoltaicznego. Inwestycja związana z tym materiałem stanowi 45% zapotrzebowania na kapitał dla całego łańcucha wartości produkcji modułów PV. Chociaż atomy krzemu występują na Ziemi obficie, krzem klasy fotowoltaicznej jest krytycznym surowcem.

Ponadto produkcja krzemu klasy fotowoltaicznej pochłania znaczne ilości energii i uwalnia ogromne ilości gazów cieplarnianych. Zapotrzebowanie na energię do wyprodukowania 1 kg krzemu wynosi średnio 80 kWh. Jest wyższe niż zapotrzebowanie na energię do produkcji stali lub aluminium i jest tego samego rzędu wielkości, co produkcja magnezu lub tytanu. Na każdy kilogram krzemu klasy fotowoltaicznej do atmosfery uwalniane jest 50 kg CO₂ – najwyższa wartość wśród tych gałęzi przemysłu metalurgicznego. Innymi słowy, na każdy MW wyprodukowanych modułów fotowoltaicznych emisje CO₂ związane z krzemem sięgają 200 ton. Biorąc pod uwagę cele instalacji fotowoltaicznych na najbliższe lata, pilne i niezbędne jest stosowanie niezawodnych technologii pozwalających na ograniczenie emisji gazów cieplarnianych związanych z produkcją modułów PV.

Recykling rzazu krzemowego
Podstawowym materiałem używanym do produkcji modułów PV jest krzem klasy fotowoltaicznej (PV-Si). Ten materiał traci na wartości podczas jednego z pierwszych etapów procesu produkcyjnego. Rzeczywiście, płytki krzemowe, które stanowią podstawowy element produkcji ogniw fotowoltaicznych, są wytwarzane przez cięcie wlewka krzemowego na bardzo cienkie plasterki (o grubości poniżej 200 µm) za pomocą drutu diamentowego. Podczas tego procesu ponad 40% materiału jest tracone w postaci mikrowiórów krzemu wypłukiwanego przez płyn do piłowania. Powstały w ten sposób szlam nazywany jest rzazem; składa się on z ultraczystego krzemu. Niestety, obecnie jest on traktowany jako odpad i stanowi koszt producenta.

Technologie opracowane przez ROSI Solar pozwalają na odzyskanie tego materiału. Z jednej strony, procesy te pozwalają w pełni oddzielić drobne cząstki krzemu od płynu do piłowania. Płyn ten może być zatem ponownie użyty do krojenia wlewków, zamiast być traktowany jako ściek i uwalniany do środowiska. Z drugiej strony, cząsteczki krzemu są wypłukiwane z zanieczyszczeń powstałych podczas procesu piłowania, a następnie regenerowane jako ultraczyste granulki krzemu. Te granulki mogą następnie ponownie wejść do procesu produkcyjnego w górę łańcucha wartości w celu wytworzenia nowych płytek krzemowych.

W 2019 r. nowo zainstalowana moc fotowoltaiczna osiągnęła 115 GW na całym świecie. Tym samym produkcja modułów fotowoltaicznych spowodowała utratę około 200 000 ton krzemu klasy fotowoltaicznej wyrzuconego jako odpad, co stanowiło utratę wartości 1,5 mld USD. Technologie ROSI Solar mają na celu nie tylko znaczne zmniejszenie tych strat finansowych, lecz także zmniejszenie emisji gazów cieplarnianych wywołanych produkcją surowców dla przemysłu fotowoltaicznego.

Źródło: ROSI SAS

Zaprenumeruj Magazyn Fotowoltaika