Các tấm pin mặt trời được sản xuất như thế nào?
Các trang trại năng lượng mặt trời công suất Gigawatt đang được lắp đặt trên khắp thế giới. Nhưng bạn có bao giờ thắc mắc các tấm pin mặt trời được sản xuất như thế nào và chúng được tái chế như thế nào không?
Nhà máy năng lượng mặt trời trên mái nhà của Oorjan Cleantech. Hình ảnh: Oorjan Cleantech
Các tấm pin mặt trời được làm từ tế bào pin mặt trời, được kết nối bằng các đầu nối kim loại và các tế bào này được làm từ cát chiết xuất từ silica. Cát phải được làm sạch đến 99,99%. Silicon, sau oxy, là nguyên tố phổ biến thứ hai có trong lớp vỏ. Mặc dù có rất nhiều nhưng điều hạn chế chúng ta là chi phí cao và năng lượng cần thiết để biến cát thành silicon cao cấp. Silicon có độ tinh khiết cao được sản xuất trong lò hồ quang bằng cách nung cát ở nhiệt độ khoảng 2000 độ C.
Sau quá trình này, silicon thu được ở dạng đá. Những tảng đá này sau đó được nấu chảy để tạo thành thỏi. Boron được thêm vào để cung cấp cho silicon một cực tính điện dương. Sau khi phôi nguội, nó được nghiền và đánh bóng, để lại các mặt phẳng.
Các tế bào đơn tinh thể được sản xuất từ một tinh thể silicon. Trong khi đó, các tế bào đa tinh thể được tạo ra bằng cách nấu chảy nhiều tinh thể silicon lại với nhau. Tấm đơn tinh thể có hiệu suất cao hơn tấm đa tinh thể nên có giá thành cao hơn.
Các thỏi sau đó được cắt thành các đĩa mỏng gọi là tấm wafer, sau đó một lớp phủ chống phản chiếu được phủ lên tấm wafer để giảm độ bóng; nếu không, nó sẽ phản xạ hơn là hấp thụ. Sau đó các dây dẫn kim loại được thêm vào mỗi bề mặt. Phốt pho sau đó được phủ thành một lớp mỏng lên bề mặt, tích điện theo hướng điện âm. Bộ đôi boron-phốt pho tạo cho bảng điều khiển một điểm nối pn (dương-âm).
Sau khi các tế bào được ghép lại với nhau, một lớp kính mỏng sẽ được thêm vào ở mặt trước và một tấm mặt sau bền làm bằng polymer được gắn ở mặt sau, giúp bảo vệ các tấm pin khỏi bị hư hại về điện và độ ẩm. Các tấm pin sau đó được gắn vào khung năng lượng mặt trời hoặc tấm đỡ năng lượng mặt trời bằng chất kết dính. Cuối cùng, các mô-đun được thử nghiệm để đánh giá công suất, hiệu suất, công suất đầu ra, v.v. Trung bình, các tấm pin mặt trời có tuổi thọ là 25 năm. Nhưng sau 25 năm thì sao?
Các tấm được tái chế như thế nào?
Đã có rất nhiều câu chuyện xoay quanh việc có quá nhiều tấm pin đến cuối đời sẽ gây ra tình trạng quá tải rác thải độc hại. Nói rằng không có thách thức nào sẽ là sự đơn giản hóa quá mức mọi việc. Có sự không phù hợp cơ bản giữa khối lượng lắp đặt năng lượng mặt trời so với các cơ sở tái chế hiện có. Tương lai tái tạo không chỉ liên quan đến việc lắp đặt tràn lan mà còn liên quan đến việc đánh giá những tác động thúc đẩy mà những thay đổi đó có thể mang lại.
Vậy chính xác thì điều gì sẽ xảy ra trong một cơ sở tái chế? Đầu tiên, các tấm được tách ra khỏi khung nhôm và hộp điện. Sau đó kính được tách ra khỏi các tấm. Sau đó các vật liệu có giá trị như bạc và đồng sẽ được chiết xuất từ chúng. Những tiến bộ trong robot và AI đã giúp việc tháo rời các tấm pin nhanh hơn và tiết kiệm chi phí hơn.
Tấm chứa vật liệu độc hại như chì. Nếu đổ vào bãi chôn lấp, chúng có thể gây ô nhiễm môi trường. Và việc tái chế đắt hơn nhiều; Để chống lại điều này, điều có thể làm là chi phí tái chế phải được tính vào việc lập ngân sách để điều chỉnh mức giá bán tấm pin. Chỉ gần đây các chính phủ trên thế giới mới tập trung vào việc xây dựng năng lực tái chế.
Tại Ấn Độ, Bộ Môi trường, Rừng và Biến đổi Khí hậu đã bổ sung phương pháp xử lý chất thải năng lượng mặt trời trong quản lý chất thải điện tử (rác thải điện tử). Ngay cả ở Mỹ, việc tái chế các tấm pin vẫn chưa được bắt buộc cho đến gần đây. Khối lượng các tấm PV đã ngừng hoạt động trên toàn thế giới được dự đoán sẽ tăng lên 5 triệu tấn mỗi năm.
Nhu cầu về vật liệu tái chế có nguồn gốc từ các tấm pin sẽ tăng vọt. Thị trường tái chế được dự đoán sẽ đạt giá trị 2,7 tỷ đô la vào năm 2030. Nếu đến năm 2050, chúng ta có thể phát triển một hệ thống tái chế hiệu quả trên toàn thế giới, chúng ta có thể sản xuất 2 tỷ tấm pin mới chỉ bằng cách sử dụng vật liệu tái chế.
Bài viết của tác giả: Ravi Kumar, thành viên nhóm sáng lập và phó chủ tịch của Oorjan Cleantech. Oorjan được đồng sáng lập bởi các thành viên IIT và các cựu chủ ngân hàng và là một trong những công ty năng lượng mặt trời phát triển nhanh nhất ở Ấn Độ.
Nguồn: PV magazine
