Pesquisadores da Academia de Pesquisa Científica e Inovadora (AcSIR) na Índia usaram a técnica SPS para produzir lingotes de polissilício a partir de células solares recicladas de módulos fotovoltaicos em fim de vida. Eles afirmam ter produzido lingotes de pequeno porte com níveis de pureza de 98% a 99%.
Esses níveis de pureza excedem ligeiramente o nível de pureza 3N, que os cientistas dizem ser maior que o do silício de grau metalúrgico. Também é “bom o suficiente” para outras aplicações além das células solares, como materiais para baterias.
“Atualmente, estamos trabalhando no processo de purificação do silício recuperado para criar lingotes melhores que 5N, para que os mesmos possam ser utilizados na fabricação de novas células solares”, disse o pesquisador Sushil Kumar à pv magazine. “Este trabalho deverá ser concluído nos próximos meses.”
Os cientistas usaram uma tecnologia de prensagem a quente modificada conhecida como SPS, envolvendo a passagem de corrente contínua pulsada com extensão de pulso de milissegundos, alta corrente e baixa tensão através da ferramenta de prensagem e do corpo sinterizado. Esta abordagem permite um aquecimento rápido e tempos de processamento curtos, normalmente em poucos minutos. Os pesquisadores aplicaram essa técnica especificamente para consolidar o pó de silício obtido das células solares recicladas.
Eles conduziram o experimento em um módulo solar de 98 cm x 164 cm, pesando 17,18 kg. Utilizaram um tratamento mecânico para remover a moldura de alumínio (0,62 kg) e a caixa de junção. Eles então cortaram as partes restantes do painel em pequenos pedaços de tamanhos variados, variando de 9,5 cm x 11 cm a 12 cm x 16 cm.
O processo envolveu o tratamento térmico dos pedaços de wafer recuperados em uma placa de aço inoxidável a uma temperatura otimizada de 480°C por 30 minutos em forno mufla, resultando em um peso total de 23,04 gramas. Vidro, fragmentos de células de silício e fios de conexão foram recuperados, enquanto o encapsulante EVA e a folha traseira foram removidos. Para eliminar cinzas residuais aderidas aos pedaços de células, os fragmentos celulares foram submetidos a limpeza ultrassônica com água destilada quente durante uma hora.
Posteriormente, os pesquisadores utilizaram a SPS para consolidar o pó em temperaturas variando de 1.100°C a 1.200 °C, significativamente abaixo do ponto de fusão do silício de 1.410°C. Os ciclos de sinterização foram conduzidos por até 20 minutos sob condições de vácuo.
A equipe indiana relatou taxas de remoção de 97,72% para o alumínio e 99,9% para a prata através deste processo. Usando análise de fluorescência de raios X (XRF), eles determinaram que os lingotes resultantes atingiram um nível de pureza superior a 3N.
“Apesar do fato de o silício recuperado de resíduos ser utilizado na produção, é altamente provável que lingotes de pureza muito maior possam ser facilmente produzidos através de técnicas melhoradas de recuperação e purificação”, concluíram os acadêmicos.
Eles apresentaram a nova técnica em “Crescimento e análise de lingotes de silício policristalino usando silício reciclado de módulo solar residual”, que foi publicada recentemente na Solar Energy Materials and Solar Cells.
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