فروشگاه کانواس (بوم مدل کسبوکار) آرباکو

چکیده:

نسل جدید و تازه ورود سلول‌های خورشیدی فتوولتائیک که از پروسکایت‌های هالید فلزی ساخته شده‌اند، و یک خانواده از مواد کریستالی با ساختاری مانند تیتانت کلسیم معدنی طبیعی می‌باشند؛ لذا بر اساس تحقیقات اخیر، طراحی یک استراتژی بازیافت برای این نسل از سلول‌های خورشیدی فتوولتائیک، سبب می‌شود که این صنعت سبز با محیط اطراف دوستی بیشتری داشته باشد.

موضوع اصلی:

دور ریختن پنل‌های خورشیدی فرسوده به‌عنوان زباله، سرگذشت مواد زائد الکترونیکی

بر اساس تحقیقات منتشر شده در 24 ژوئن توسط دانشگاه کرنل درباره تحمل‌پذیری طبیعت، برای نسل جدید و تازه ورود سلول‌های خورشیدی فتوولتائیک که از پروسکایت‌های هالید فلزی یعنی خانواده‌ای از مواد کریستالی با ساختاری مانند تیتانت کلسیم معدنی طبیعی، ساخته شده‌اند یک استراتژی بازیافت سبب می‌شود که این صنعت سبز بتواند با محیط دوستی و رابطه بهتر و بیشتری داشته باشد.

به گفته فنگی یو ( Fengqi You)، رکسان ای (Roxanne E. ) و میکائیل جی زاک (Michael J. Zak)، استاد مهندسی سیستم‌های انرژی دانشکده مهندسی، این مقاله، منافع مهمی را که حاصل بازیافت پنل‌های خورشیدی پروسکایت است، به‌خوبی نشان می‌دهد، اگرچه هنوز در مرحله توسعه تجاری هستند.

آقای You عضو مرکز تحمل‌پذیری آتکینسون کرنل ( Cornell Atkinson Center for Sustainability) گفت: " وقتی پنل‌های خورشیدی پروسکایت به پایان عمر مفیدشان می‌رسند، ما با این نوع ماده زائد الکترونیکی چگونه رفتار کنیم؟ آن یک طبقه جدیدی از مواد است؛ لذا با بازیافت کامل و صحیح، می‌توانیم اثر کربن در حال حاضر کم آن را به‌شدت کاهش دهیم".

آقای You گفت: " همان گونه که سلول‌های خورشیدی توسط دانشمندان طراحی می‌شود، کارایی آن نیز مدنظر قرار می‌گیرد. آن ها به دنبال این هستند که از ثبات و بازدهی تبدیل انرژی مطلع شوند و غالباً طراحی جهت بازیافت را نادیده می‌گیرند".

سال گذشته You و همکارانش در آزمایشگاهش دریافتند که مدول‌های فتوولتائیک درون پنل‌های خورشیدی که ساختاری تمام پروسکایت دارند از سلول‌های خورشیدی که از پیشرفته‌ترین و به‌روزترین سیلیکون کریستالی ساخته شده‌اند، بهتر عمل می‌کنند و سلول‌های خورشیدی که از جفت سیلیکون - پروسکایت ( همراه با سلول‌های پشته‌ای شبیه پن کیک برای جذب بهتر نور) ساخته شده‌اند، استثناء خوب‌تر کار می‌کنند.

مدول‌های فتوولتائیک پروسکایت نسبت به پنل‌های خورشیدی پایه سیلیکونی، بازگشت سرمایه اولیه انرژی سریع‌تری را از خود نشان می‌دهند چرا که سلول‌های خورشیدی تمام پروسکایت، در فرایند ساخت و تولید، انرژی کمتری را مصرف می‌کنند.

بر اساس مقاله‌ای تحت عنوان "ارزیابی چرخه عمر استراتژی بازیافت ماژول‌های فتوولتائیک پروسکایت (Life Cycle Assessment of Recycling Strategies for Perovskite Photovoltaic Modules)" که با همکاری ژیو تیان ( Xueyu Tian)، دانشجوی دکترای مهندسی سیستم دانشگاه کرنل و ساموئل دی. استرانک (Samuel D. Stranks) از دانشگاه کمبریج، تألیف شده است، بازیافت ماژول‌های فتوولتائیک پروسکایت، تحمل‌پذیری آن ها را بالا می‌برد به‌طوری‌که سلول‌های خورشیدی پروسکایت بازیافت شده، 72.6% مصرف انرژی اولیه کمتر و 71.2% کاهش در اثر کربنی را نشان می‌دهند.

تیان گفت: "کاهش انرژی لازم برای تولید سلول‌ها حاکی از کاهش چشمگیر برگشت سرمایه انرژی و انتشار گازهای گلخانه‌ای است."

بهترین معماری سلول پروسکایت بازیافتی می‌تواند زمان بازگشت انرژی حدوداً یک‌ماهه با اثر کربنی حدود 13.4 گرم خروجی معادل دی‌اکسیدکربن در کیلووات‌ساعت برق تولید شده در نظر گرفته شود. بدون بازیافت، زمان بازگشت سرمایه انرژی و اثر کربنی سلول‌های خورشیدی پروسکایت جدید حدود 70 روز تا 13 ماه و 27.5 گرم تا 158.0 گرم معادل دی‌اکسیدکربن در کل چرخه عمرشان را نشان می‌دهد.

از سلول‌های فتوولتائیک پرفروش بازار امروز، می‌توان یک دوره بازگشت سرمایه انرژی 1.3 تا 1.4 سال را با یک اثر کربنی اولیه بین 22.1 و 38.1 گرم انتشار گازهای گلخانه‌ای معادل دی‌اکسیدکربن در کیلووات خروجی انتظار داشت.

تیان گفت: " بازیافت، پروسکایت‌ها را نسبت به تمام رقبای دیگرش، برتر و پیشرو می‌کند."

سیاست‌های فدرال و دولتی اطلاع‌رسانی شده، در راستای استراتژی‌های توسعه زیرساخت‌های بازیافت، می‌تواند اثرات محیط را در ساخت سلول‌های خورشیدی فتوولتائیک سبک‌تر نماید.

You گفت: "ارزش واقعی یک صنعت پنل خورشیدی پروسکایت سبز مؤثر ممکن است متکی بر برنامه بازیافت باشد. بنیاد علوم ملی نیز از این تحقیق حمایت نمود.

منبع مواد و موضوع:

مواد و موضوعات توسط دانشگاه کرنل تهیه شدند. موضوع اصلی توسط براین فرایدلندر (Blaine Friedlander)نوشته شده است.

نکته: محتوا ممکن است از نظر سبک نگارشی و طول مطلب ویرایش شده باشد.

ژورنال رفرنس:

Xueyu Tian, Samuel D. Stranks, Fengqi You.. ارزیابی چرخه عمر استراتژی‌های بازیافت ماژول‌های فتوولتائیک پروسکایت. تحمل‌پذیری طبیعت. 2021،شابک:10.1038/s41893-021-00737-z