Một nhóm nghiên cứu tại Đại học Công nghệ Nanyang (Singapore) đã phát triển quy trình tái chế chất thải thủy tinh từ tấm pin mặt trời để biến chúng thành nguyên liệu cho cực âm trong pin lithium thể rắn.
Ngành công nghiệp năng lượng mặt trời đang nhận được rất nhiều sự quan tâm.
Cụ thể, bằng cách nghiền nát rác thải thủy tinh thành các hạt nano, nhóm nghiên cứu đã tạo ra chất độn vô cơ chức năng cho vật liệu điện phân polyme rắn (SPE) dựa trên polyethylene oxide (PEO). Kết quả cho thấy SPE này có độ ổn định điện hóa và độ dẫn ion được cải thiện đáng kể. Kết quả cho thấy, pin được chế tạo từ SPE chứa 2% khối lượng hạt nano thủy tinh để đạt dung lượng 123,07 mAh/g.
Nhóm nghiên cứu nhấn mạnh rằng việc tái chế tấm pin mặt trời hết vòng đời (EoL) không chỉ mang lại lợi ích tài chính mà còn góp phần vào sự bền vững của môi trường. Họ đã tìm cách chế biến vật liệu từ tấm pin thải thành các sản phẩm có giá trị cao mà không cần sử dụng các quy trình nhiệt độ cao tốn kém.
Theo tác giả nghiên cứu Yeow Boon Tay, nghiên cứu này chứng minh rằng kính từ tấm pin mặt trời EoL có tiềm năng lớn trong lĩnh vực lưu trữ năng lượng, đặc biệt khi được sử dụng làm phụ gia trong chất điện phân polyme rắn. Ông cho biết thêm rằng các phương pháp tái chế kính pin mặt trời truyền thống thường tiêu tốn nhiều năng lượng và không khả thi về mặt kinh tế.
Tuy nhiên, rác thải từ các tấm pin mặt trời sau khi hết vòng đời đang gây ra những lo ngại.
Ông Tay nhấn mạnh: “Bằng cách tái sử dụng hoặc tái chế kính pin mặt trời thành vật liệu nano chức năng, nghiên cứu này thúc đẩy một phương pháp tiếp cận bền vững và tuần hoàn, kết nối hai ngành công nghiệp đang phát triển nhanh chóng: năng lượng mặt trời và lưu trữ năng lượng”.
Nghiên cứu được công bố trên Tạp chí Resources, Conservation and Recycling mô tả chi tiết việc sử dụng các hạt nano thủy tinh làm chất độn cho SPE giúp tiết kiệm chi phí và nâng cao tính bền vững. Nhóm nghiên cứu đã sử dụng phương pháp ngâm dung môi và cắt dây để tách kính khỏi hệ thống quang điện, từ đó tránh các quy trình nhiệt tiêu tốn năng lượng. Sau đó, họ nghiền kính thành các hạt có kích thước khoảng 300 nm mà không cần hóa chất độc hại.
Ông Tay cho biết: “Phương pháp của chúng tôi sử dụng một quy trình vật lý đơn giản để chuyển đổi kính năng lượng mặt trời thải thành các hạt nano giúp tiết kiệm chi phí và giảm thiểu khí thải carbon, giúp nâng cao tính bền vững của sản phẩm”.
Nhiều giải pháp tái chế tấm pin mặt trời đang được đưa ra.
Kết quả nghiên cứu cho thấy SPE biến tính bằng thủy tinh có độ ổn định điện hóa và độ dẫn ion được cải thiện. Sau 80 chu kỳ thử nghiệm, mẫu chứa 2% hạt nano thủy tinh vẫn duy trì dung lượng 123,07 mAh/g, tốt hơn so với dung lượng của mẫu hiện tại bị giảm xuống còn 113,60 mAh/g.
Nhóm nghiên cứu hiện đang tập trung phát triển các phương pháp thu hồi và tái sử dụng vật liệu chất lượng cao từ các tấm pin mặt trời đã hết hạn sử dụng, đặc biệt trong lĩnh vực lưu trữ năng lượng. Họ cũng đang nghiên cứu các quy trình nhiệt độ thấp để tái chế silicon thành cực dương cho pin lithium-ion nhằm hỗ trợ một hệ sinh thái năng lượng tái tạo bền vững hơn.
