- 中国の研究者が無酸環境保護方法で銀金属を回収。
- 新しい方法は融解した水酸化ナトリウムと水酸化カリウムの混合物を使用。
- このプロセスは銀を効果的に回収し、シリコンウエハーへの損害を制限する。
- 研究成果は太陽光発電パネルの回収に実際的な解決策を提供する。
中国の研究者が最近、退役した太陽光発電パネルから有価な銀を抽出するための全く新しい環境保護方法を提案した。このプロセスでは、有毒な酸を使用せず、太陽光発電パネルを水酸化ナトリウムと水酸化カリウムの塩からなる融解混合物に浸す。この融解塩はシリコン板上のコーティングを弱め、銀線を純金属の形で完全に剥離させる。寧夏大学の研究者たちは、97%もの銀を回収することに成功し、同時に基板のシリコンウエハーへの損害を2.6%以内に制限した。研究チームは研究論文の中で、「これらの発見は、無酸かつ低損失の貴金属回収メカニズムを明らかにし、特に結晶シリコン光伏材料に対して重要である」と述べている。
第一世代の商業用太陽光発電パネルが25年から30年の寿命を迎える中、老朽化したインフラは重大な廃棄物問題となっているが、同時に大きな宝探しでもある。退役した太陽光発電パネルに含まれる銀の量は0.03%未満であるが、その貨幣価値のほぼ半分を占めている。この貴金属を回収するプロセスは、過去には環境に優しくなかった。中国のチームは、よりクリーンな代替案を設計した。この新しい実験室規模の方法は、融解した水酸化ナトリウムと水酸化カリウムの混合物を利用して退役した太陽光発電パネルから銀線を剥離する。
老朽化した太陽光発電パネルの回収課題
従来の太陽光発電パネルの回収方法は酸浸出を使用し、硝酸が固体銀を銀イオンに溶解させ、有毒な窒素酸化物の排出、酸性廃水、複雑な化学回収プロセスを残す。しかし、融解塩戦略はこの化学的な迂回を完全に回避する。
この高温塩浴は太陽光発電パネルの窒化シリコン（SiNx）パッシベーション層をターゲットにし、金属を直接溶解するのではなく、この層をエッチングして界面での結合力を弱め、完全な金属銀線を滑り落ちさせる。このプロセスは迅速かつ効率的であり、230°Cで150秒間持続することで94.34%の銀を回収し、SiNxコーティングを除去した。最適条件下では、総銀回収率は97.11%に達した。しかし、基板のシリコンウエハーを保護することは難しい障害である。初期の融解塩方法では、塩浴が貴重なシリコン基材を腐食させることを避けられなかった。
研究チームは、腐食を引き起こす正確な化学メカニズムを特定した後、この損害を制限することに成功した。
水酸化物イオンは保護された窒化シリコン層が剥がれた後、直ちに露出したシリコンを攻撃し始める。この反応はシリコンを可溶性のシリケートに変え、表面に微小な穴を残す。研究者たちは塩浴の温度と曝露時間を正確に制御することで、総シリコン損失を2.62%以下に制限した。条件は230°Cおよび100秒である。研究報告では、「230°Cおよび150秒の条件下で、銀の回収率は94.34%に達し、SiNxパッシベーション層が効果的に除去され、最大銀回収率は97.11%である」と述べている。
無酸回収方法の潜在能力
現在、このプロセスは実験室規模でのみ運用されているが、銀の剥離メカニズムの理解は、グリーン産業回収に実際的な解決策を提供する可能性がある。この無酸かつ低損失の方法は、退役したシリコン太陽光発電パネルから貴銀を効果的に回収し、基材を損傷することはない。この方法の提案は、世界の太陽光市場が今後大量のパネル廃棄物に直面する準備をする上で、非常に重要なタイミングである。
この研究成果は10月28日に『Cleaner Production』誌に発表された。
新回収技術の環境保護への貢献
太陽光発電パネルが徐々に退役する中、貴金属を効果的に回収する方法が重要な課題となっている。従来の酸浸出方法は環境問題が顕著であり、環境に長期的な影響を与える可能性がある。中国の研究者が提案した無酸回収方法は、融解塩を利用して銀金属を剥離し、よりクリーンな回収の可能性を示している。これにより銀の回収率が向上し、シリコン基材への損害が減少するため、将来の太陽光発電パネル回収市場にとって重要な意義を持つ。