Томские ученые предложили способ переработки солнечных батарей в полезное сырье

Ученые Томского политеха вместе с коллегами предложили двухэтапный способ переработки старых солнечных панелей. Он предполагает получение карбида кремния, который можно применять для создания силовой электроники и огнеупорной керамики, сообщает пресс-служба вуза.

Для апробации нового метода ученые использовали отслужившую поликристаллическую солнечную панель. Сначала ее нагрели до 500 °C, чтобы отделить от полимерной прослойки кремний, а затем кремнийсодержащий материал смешали с техническим углеродом и с помощью безвакуумной электрической дугой при температуре 1 800 °C получили карбид кремния. Весь процесс получения ценного соединения занял одну минуту.

— Пиролиз помог решить одновременно несколько задач: удалить мешающие дальнейшей переработке полимеры, получить твердый углеродный остаток и собрать газообразные продукты. По нашим расчетам, средний выход углеродного остатка составил 45,8% от массы обрабатываемого материала. Максимальная концентрация метана в газовой смеси достигла 5% об., а угарного и углекислого газов — примерно 0,6%. Преимущество предварительного пиролиза подтвердил и анализ состава. После такой обработки в конечном продукте исчезала фаза силицида железа. Это снижало количество нежелательных примесей и повышало долю целевого карбида кремния, — отмечает один из авторов исследования, ассистент отделения материаловедения ТПУ Жанар Болатова.

Ученые дополнительно провели исследования и выяснили, как количество углерода влияет на образование карбида кремния. Результаты исследования показали, что при увеличении его содержания в исходной смеси от нуля до 30% доля карбида кремния в твердом продукте выросла с 46 до 61%. При этом содержание свободного кремния снизилось с 19,7 до 8,3%, а доля диоксида кремния — с 3% до следовых количеств. По словам ученых, это свидетельствует о том, что дополнительный углерод помог вовлечь больше кремния в нужную химическую реакцию.

Над новым методом работали ученые лаборатории газификации твердых топлив, лаборатории перспективных материалов энергетической отрасли Инженерной школы энергетики и отделения материаловедения Инженерной школы новых производственных технологий Томского политеха, а также Севастопольского госуниверситета.

Подписывайтесь на наш телеграм-канал «Томский Обзор».