Il fotovoltaico è oggi una via fondamentale per la transizione energetica. Per quanti anni possano essere utilizzati i pannelli, a un certo punto arriva il loro fine vita. Per questo proseguono gli studi su come riciclare in maniera efficiente.
Grazie a un nuovo metodo, è possibile recuperare in modo efficiente i metalli preziosi dalle celle solari a film sottile. Lo dimostra una nuova ricerca della Chalmers University of Technology, in Svezia. Il metodo – dichiarato, nel comunicato che presenta il lavoro, più ecologico rispetto ai precedenti metodi di riciclaggio – apre la strada a celle solari più flessibili e altamente efficienti.
Quali tipi di celle solari esistono
Oggi esistono due tipi principali di celle solari. La più comune è quella a base di silicio e rappresenta il 90% del mercato. L‘altro tipo è chiamato celle solari a film sottile, che a sua volta utilizza tre principali sotto-tecnologie, una delle quali è nota come CIGS (Copper Indium Gallium Selenide) e consiste in uno strato di metalli diversi, tra cui indio e argento. Le celle solari a film sottile – dichiarano i ricercatori – sono di gran lunga le più efficaci tra le tecnologie oggi disponibili in commercio. Inoltre, possono essere rese pieghevoli e adattabili, il che significa che possono essere utilizzate in molti settori diversi.
Il problema dei metalli preziosi per produrre i pannelli solari a film sottile
Il problema è che la domanda di indio e argento è elevata e l’aumento della produzione è accompagnato da una quantità crescente di rifiuti di produzione, che contengono una miscela di metalli preziosi e sostanze pericolose. La possibilità di separare i metalli preziosi da altre sostanze diventa quindi estremamente preziosa, sia dal punto di vista economico che ambientale, in quanto possono essere riutilizzati in nuovi prodotti.
“È fondamentale rimuovere qualsiasi contaminazione e riciclare, in modo che il materiale torni a essere il più pulito possibile. Finora, per riuscirci, sono stati utilizzati calore elevato e una grande quantità di sostanze chimiche, un processo costoso e poco rispettoso dell’ambiente”, spiega Ioanna Teknetzi, dottoranda presso il Dipartimento di Chimica e Ingegneria Chimica, che insieme a Burcak Ebin e Stellan Holgersson ha pubblicato i nuovi risultati sulla rivista Solar Energy Materials and Solar Cells.
Ora la loro ricerca dimostra che un processo di riciclaggio più ecologico può avere lo stesso risultato.
“Abbiamo preso in considerazione sia la purezza che le condizioni di riciclaggio ecologiche e abbiamo studiato come separare i metalli delle celle solari a film sottile in soluzioni acide utilizzando un metodo molto più ‘gentile’ chiamato lisciviazione. Anche in questo caso dobbiamo utilizzare sostanze chimiche, ma non così tanto come nei precedenti metodi di lisciviazione. Per verificare la purezza dell’indio e dell’argento recuperati, abbiamo anche misurato le concentrazioni delle possibili impurità e abbiamo visto che l’ottimizzazione può ridurle”, afferma Ioanna Teknetzi.
I ricercatori hanno dimostrato che è possibile recuperare il 100% dell’argento e circa l’85% dell’indio. Il processo avviene a temperatura ambiente senza l’aggiunta di calore.
“Ci vuole un giorno, che è leggermente più lungo rispetto ai metodi tradizionali, ma con il nostro metodo diventa più economico e migliore per l’ambiente. Speriamo che la nostra ricerca possa essere utilizzata come riferimento per ottimizzare il processo di riciclaggio e aprire la strada all’utilizzo del metodo su scala più ampia in futuro”, afferma Burcak Ebin.
Come funziona il nuovo metodo per riciclare i metalli preziosi dei pannelli solari a film sottili
1. Il film della cella solare viene analizzato per quanto riguarda il materiale, la composizione chimica, la dimensione delle particelle e lo spessore. La cella solare viene posta in un contenitore con una soluzione acida alla temperatura desiderata. L’agitazione viene utilizzata per facilitare la dissoluzione dei metalli nella soluzione acida. Questo processo è chiamato lisciviazione.
2. L’efficacia della lisciviazione e le reazioni chimiche vengono valutate analizzando campioni prelevati in momenti specifici durante il processo di lisciviazione. I diversi metalli vengono lisciviati in tempi diversi. Ciò significa che il processo può essere interrotto prima che tutti i metalli inizino a dissolversi, contribuendo così a ottenere una maggiore purezza.
3. Al termine della lisciviazione, i metalli desiderati si trovano nella soluzione sotto forma di ioni e possono essere facilmente purificati per essere riutilizzati nella produzione di nuove celle solari.
Per saperne di più sullo studio
Il prezioso riciclo dei metalli dalle celle solari CIGS a film sottile mediante lisciviazione in condizioni blande è stato pubblicato su Solar Energy Materials and Solar Cells. Gli autori sono Ioanna Teknetzi, Burcak Ebin e Stellan Holgersson del Dipartimento di Chimica e Ingegneria Chimica della Chalmers University of Technology. Lo studio è stato condotto presso il Chalmers Material Analysis Laboratory, CMAL, e la ricerca è stata finanziata dalla Swedish Energy Agency.
Fonte: comunicato stampa Chalmers University of Technology
Foto di celle solari: Midsummer: Chalmers University of Technology | Thin-film solar cell .
