Исследователи из Университета Линчёпинга представили инновационный способ переработки перовскитных солнечных батарей — без токсичных химикатов, с использованием обычной воды. Этот подход открывает путь к устойчивому производству возобновляемой энергии и решает одну из главных экологических проблем XXI века — переработку стареющих солнечных панелей. Результаты опубликованы в журнале Nature.
Солнечная энергетика давно считается символом зелёного перехода. Однако классические кремниевые панели, которые десятилетиями обеспечивали нас электричеством, теперь становятся новой экологической угрозой. Их срок службы истекает, а технологий безопасной утилизации до сих пор не существует.
"В настоящее время не существует эффективной технологии переработки кремниевых панелей. Поэтому старые солнечные панели оказываются на свалке", — сказал постдоктор факультета физики, химии и биологии Сюнь Сяо.
Огромные объёмы отслуживших элементов превращаются в электронные отходы.
"Если мы не знаем, как перерабатывать новые технологии, возможно, нам вообще не стоит выводить их на рынок", — подчёркивает профессор оптоэлектроники Фэн Гао.
Учёные видят выход в материалах нового поколения — перовскитах. Эти тонкие, гибкие и лёгкие элементы способны поглощать до 25 % солнечной энергии, что сопоставимо с лучшими кремниевыми панелями. Их можно наносить даже на стекло, стены или окна, что делает технологию универсальной.
Однако есть сложность: срок службы перовскитов пока ниже, чем у кремниевых аналогов, а их состав содержит свинец — металл, требующий особого подхода при утилизации. Поэтому переработка перовскитных элементов становится критически важной.
| Параметр | Кремниевые панели | Перовскитные элементы |
|---|---|---|
| Эффективность | 20-25 % | До 25 % |
| Гибкость | Жёсткие | Гибкие, лёгкие |
| Материалы | Кремний, стекло, металл | Перовскит, свинец, полимеры |
| Переработка | Сложная, токсичная | Экологичная, водная |
| Стоимость производства | Высокая | Низкая |
Команда из Линчёпинга разработала процесс, в котором вода заменяет токсичные растворители вроде диметилформамида. Он часто используется в химической промышленности, но считается канцерогенным и опасным для экосистем. Новый метод позволяет безопасно извлекать все компоненты — от стекла до активного слоя перовскита.
"Мы можем перерабатывать всё: защитные стёкла, электроды, слои перовскита и слой переноса заряда", — отметил Сюнь Сяо.
Извлечённый из водного раствора материал сохраняет свои свойства и подходит для повторного использования. Это делает процесс замкнутым циклом — без отходов и токсичных выбросов.
Ошибка: массовое производство без учёта утилизации.
Последствие: скопление токсичных отходов.
Альтернатива: внедрение методов водной переработки.
Ошибка: ставка только на кремний.
Последствие: высокая себестоимость и зависимость от сырья.
Альтернатива: гибридные панели на основе перовскита.
Ошибка: игнорирование свинца в составе новых элементов.
Последствие: загрязнение при разборке.
Альтернатива: полная переработка с извлечением металлов.
Если метод Линчёпингского университета будет внедрён в промышленность, солнечная энергетика сможет перейти на полностью замкнутый цикл — без отходов и токсичных реагентов. Это даст мощный импульс развитию зелёных технологий и позволит странам перейти к полной энергонезависимости.
| Плюсы | Минусы |
|---|---|
| Нет токсичных отходов | Требует тщательного контроля качества воды |
| Материалы сохраняют эффективность | Пока подходит для лабораторных масштабов |
| Снижение себестоимости производства | Необходима стандартизация процессов |
Сколько раз можно перерабатывать перовскитные элементы?
Лабораторные тесты показали возможность многократной переработки без потери эффективности.
Можно ли применить метод к кремниевым панелям?
Пока нет, из-за их другой структуры и состава. Но принципы могут лечь в основу новых технологий.
Когда метод будет доступен промышленности?
Учёные планируют разработать масштабную технологию в течение нескольких лет.
Миф: перовскит — недолговечный материал.
Правда: при правильной переработке его можно использовать снова и снова.
Миф: безопасная утилизация невозможна.
Правда: водный метод решает эту проблему.
Миф: переработка делает панели дороже.
Правда: экологичные процессы снижают издержки при массовом производстве.
Вода в новом методе используется при комнатной температуре — без нагрева и лишней энергии.
Переработанные элементы сохраняют до 100 % исходной эффективности.
Лаборатория Линчёпингского университета сотрудничает с промышленными компаниями для внедрения технологии на заводах.
Перовскиты впервые открыли ещё в XIX веке, но их потенциал в солнечной энергетике раскрыли только в XXI. За последние десять лет эффективность этих элементов выросла в пять раз. Теперь, благодаря исследованию, опубликованному в Nature, они могут стать не просто источником энергии, но и примером полностью замкнутой экологической технологии.