W laboratoriach Nanyang Technological University (NTU) w Singapurze powstał sposób na rozwiązanie dwóch problemów naraz. Wykorzystano szklane odpady z paneli fotowoltaicznych jako surowca do produkcji elektrolitów w stałostanowych bateriach litowo-metalowych.
Gdy panele słoneczne kończą swój okres użytkowania (EoL – end of life), czyli po około 25–30 latach pracy, pozostaje po nich mnóstwo szkła – ciężkiego, trudnego w recyklingu i zazwyczaj bezużytecznego. Usunięcie z niego warstwy zabezpieczającej (EVA) to kosztowny i energochłonny proces, który często czyni recykling nieopłacalnym.
Tymczasem zespół badawczy z NTU postanowił nie tylko odzyskać to szkło, ale dać mu nowe życie – w bateriach, które mogą zasilać przyszłe samochody elektryczne, urządzenia mobilne czy sieci energetyczne.
Jak zamienić szkło w energię?
Naukowcy znaleźli sposób, by rozdrobnione szkło z paneli przekształcić w nanocząstki o wielkości około 300 nanometrów – tysiące razy cieńsze niż ludzki włos. Te mikroskopijne cząstki dodali do stałego polimerowego elektrolitu (SPE), który stosowany jest w nowoczesnych bateriach litowo-metalowych.
Połączenie przetworzonego szkła z popularnym materiałem PEO (polietylen oksyd) znacznie poprawiło właściwości elektrolitu – zwiększyło jego przewodność jonową i stabilność elektrochemiczną.
Bateria z dodatkiem 2 procent takich nanocząstek zachowała po 80 cyklach ładowania pojemność 123,07 mAh/g – o 8,3 procent więcej niż wersja bez szkła.
Połączenie energii odnawialnej i magazynowania energii
Ten sposób przetwarzania nie wymaga wysokich temperatur ani toksycznych chemikaliów. Badacze użyli prostych metod: namaczania, cięcia i kulowego mielenia szkła. Dzięki temu cały proces jest tańszy, bardziej ekologiczny i możliwy do wdrożenia na większą skalę.
– Dzięki bezpośredniemu ponownemu wykorzystaniu lub recyklingowi szkła solarnego w celu uzyskania funkcjonalnych nanomateriałów, nasza praca promuje bardziej zrównoważone i cyrkularne podejście, łącząc dwie szybko rozwijające się branże: energetykę słoneczną i magazynowanie energii– powiedział pv magazine dr Yeow Boon Tay, autor badań.
W kolejnych krokach zespół z NTU planuje opracować podobne metody dla innych komponentów zużytych paneli, m.in. krzemu, który chcą wykorzystać do produkcji anod w bateriach litowo-jonowych.
