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本地研究再循環舊太陽能板 將熱量轉化成電能

2022 年 7 月 6 日 Smell淼淼

南大能源研究所(ERI@N)的可再生能源和低碳發電集群主管副教授馬太(Nripan Mathews)是研究的通訊作者之一,他負責領導來自“南大—CEA循環經濟研究中心”(SCARCE)的科學家。他認爲,全球正在大規模地安裝太陽能光伏,開發新技術來解決日益嚴重的太陽能電子廢物問題也變得更迫切。“作爲由國家環境局支持的SCARCE,我們已在進行各種創新,把垃圾變成財富,從而爲廢物管理和回收開辟新的經濟增長領域。”

團隊計劃試行這個大規模循環廢硅的技術,技術將可用于高溫能量收集,比如將工業制造廢料時所産生的熱量轉換爲電能。

不過,當太陽能板不能再繼續使用時,分離且再循環太陽能電池中所含有的鋁、銅、銀、鉛、塑料和硅,是一項複雜且昂貴的過程。因此,目前的回收工作主要只針對太陽能板的玻璃和金屬支架。

太陽能電池中有九成是硅,但回收後卻含有雜質和瑕疵,難以重新制成太陽能電池或用于其他以硅爲基礎的技術。這些硅一般都會送到垃圾填埋場,到了2030年,全球預計會從老舊太陽能板的硅中,制造出800萬噸垃圾;到2050年則可達8000萬噸。

按照2030年新加坡綠色發展藍圖,我國的目標是到了2030年,將太陽能裝機容量提高到至少2000兆峰瓦(MWp)。自2015年以來,太陽能裝機容量已增加超過九倍,在去年第三季達到約560兆峰瓦(MWp)。

爲了給廢硅賦予能量轉換和冷卻效率等熱電特性,並提高以再循環硅爲本的熱電材料性能,團隊先把太陽能電池磨成粉,再加入磷和鍺粉來改變材料原有的性質,最後在放電等離子燒結(spark plasma sintering)技術的高溫下,處理混合粉末。

我國正在加速太陽能部署,但太陽能板一般只能用30年,之後淪爲電子垃圾。新加坡科技研究局與南洋理工大學攜手開發一種技術,將舊太陽能板改爲高性能的能量收集熱電材料,這種材料可收集熱量,同時把收集到的熱量轉化成電能。

團隊評估了各種粉末組合的電性能後,獲得了最優化的熱電性能樣本,達到創紀錄的熱電優值(zT)。

來自新科研和南大的科學家因此開發技術,把舊太陽能電池轉變成加強版熱電材料,把含有雜質和瑕疵的特性化爲優勢。

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