محققان در هند نوعی فرآیند شیمیایی مرطوب را برای بازیافت سیلیکون با خلوص بالا از پنل‌های خورشیدی که به پایان عمر خود رسیده‌اند، ارائه کرده‌اند. این سیلیکون بازیافتی برای تولید نانوذرات سیلیس  استفاده شد و آزمایش‌ها نشان داد که این نانوذرات در پوشش‌های ضدخوردگی کارایی حفاظتی ۹۹.۵٪ دارند. این میزان کارایی نشان می‌دهد که این پوشش‌ها، ۲۰۰ برابر نرخ خوردگی کمتری در مقایسه با سطوح فاقد پوشش‌ دارند.

فرآیند بازیافت و تولید نانوذرات

محققان با استفاده از یک فرآیند شیمیایی مرطوب، سیلیکون را از پنل‌های خورشیدی جدا کردند. این فرآیند بر روی پنل‌های نوع Al-BSF (با لایه آلومینیومی در پشت) متمرکز بود، زیرا بیشتر پنل‌های خورشیدی فعلی از این نوع هستند.

پاروین ساینی، نویسنده مسئول این تحقیق، گفت: «ما راهبردی کارآمد، سازگار با محیط زیست، پایدار و مبتنی بر اقتصاد چرخشی برای مدیریت زباله پنل‌های خورشیدی ارائه کرده‌ایم. بازیافت سلول‌های سیلیکونی که بین لایه‌های پلیمری اتیل‌وینیل استات (EVA) محصور شده‌اند، بدون سوزاندن EVA چالش‌برانگیز بود.»

این تیم تحقیقاتی از حلال‌هایی برای حذف EVA استفاده کردند و سپس سلول‌های بازیافتی را در معرض فرآیندهای شیمیایی متوالی قرار دادند تا لایه‌های مختلف مانند اتصالات از جنس نقره‌، پوشش‌های ضد بازتاب و لایه آلومینیومی پشتی را حذف کنند. این فرآیند منجر به جداسازی مواد مختلف مانند سلول‌های سیلیکونی، شیشه محافظ، سیم‌های اتصال و لایه‌های پلیمری شد و در نهایت ویفر سیلیکونی با خلوص بیش از ۹۹.۹٪ به‌دست آمد.

تولید نانوذرات سیلیس عملکردی‌شده

با توجه به اینکه سیلیکون بازیافتی برای تولید سلول‌های خورشیدی قابل استفاده نبود، این تیم تحقیقاتی تصمیم گرفت از آن برای تولید نانوذرات سیلیس استفاده کند. پودر سیلیکون خردشده به‌عنوان پیش‌ساز برای سنتز نانوذرات سیلیس استفاده شد و در یک فرآیند سه‌مرحله‌ای به نانوذرات سیلیس (SNP) و نانوذرات سیلیس آب‌گریز (HSNP) تبدیل شد.

کارایی پوشش‌های ضدخوردگی

نانوذرات سیلیس آب‌گریز در پوشش‌های ضدخوردگی مورد آزمایش قرار گرفتند و عملکرد آن‌ها به‌طور قابل توجهی بهتر از پوشش‌های معمولی بر پایه پلیمر و پوشش‌های حاوی نانوذرات سیلیس بدون پوشش بود. کارایی مهار خوردگی ۹۹.۵٪ بود و نرخ خوردگی حدود ۲۰۰ برابر کمتر از پوشش‌های حاوی نانوذرات سیلیس بدون پوشش گزارش شد. این عملکرد به دلیل توانایی نانوذرات در کاهش جذب آب و جلوگیری مؤثر از رسیدن عوامل خورنده به سطح زیرین بود.

نتایج این تحقیق در قالب مقاله‌ای با عنوان “A facile waste-to-wealth approach for synthesis of functionalized silica nanoparticles from end-of-life solar panel waste for technological applications” در مجله Resources, Conservation and Recycling منتشر شده است.

فرآیند بازیافت نانوذرات سیلیس آب‌گریز توجه صنایع مرتبط با خوردگی و پوشش‌های تخصصی را به خود جلب کرده است. ساینی گفت: «افرادی از صنایع خوردگی و پوشش‌های تخصصی علاقه‌مند به بازیافت و استفاده مجدد از این نانوذرات هستند.»

این تیم تحقیقاتی قصد دارد این فرآیند را با کاهش مراحل یا بازطراحی آن، برای تطبیق بهتر با زنجیره‌های ارزش موجود و کاربردهای هدف، مقیاس‌پذیر کند. همچنین تلاش‌هایی برای تبدیل این نانوذرات به محصولات نهایی صنعتی در حال انجام است.

این تحقیق توسط محققانی از آکادمی تحقیقات علمی و نوآوری (AcSIR)، آزمایشگاه فیزیک ملی CSIR و دانشگاه دهلی انجام شده است.