اخیرا پژوهشگرانی از دانشگاه ایالتی آریزونا یکی از مشکلات اصلی حوزه‌ی انرژی خورشیدی را حل کرده‌اند. چه باید بر سر پنل‌های خورشیدی از کارافتاده بیاوریم؟
انرژی خورشیدی از کلید‌های اصلی حل معضل تغییرات اقلیمی است؛ اما برای اینکه این فناوری پایدار تلقی شود، باید قابلیتِ بازیافت داشته باشد. متأسفانه امروزه وقتی پنل خورشیدی به مرحله‌ای برسد که کاربردی نباشد، احتمالا به یکی از این دو سرنوشت دچار می‌شود: خردکن صنعتی یا محلِ دفن زباله.
پژوهشگران دانشگاه ایالتی آریزونا امیدوارند با بهره‌گیری از ترکیبی شیمیایی در بازیابی فلزات و مواد باارزش موجود در پنل‌های خورشیدی مانند نقره و سیلیکون، روش بازیافت جدیدی برای پنل‌های بی‌استفاده ارائه دهند. با این رویکرد، بازیافتِ این منابع انرژی تجدیدپذیر ازنظر اقتصادی جذاب‌تر خواهد شد.
به‌تازگی وزارت انرژی ایالات متحده‌ی آمریکا، کمک مالی دوساله‌ی ۴۸۵هزار دلاری به این گروه اهدا کرد. اکنون آن‌ها امیدوارند بتوانند در سه سال آینده، به‌واسطه‌ی این کمک مالی نسخه‌ی آزمایشی کارخانهی بازیافت پنل‌های خورشیدی را راه‌اندازی کنند.
علاوهبراین کمک مالی، دانشگاه ایالتی آریزونا همراه با شرکت فرست سولار (First Solar) که به‌عنوان مشاور صنعتی در این پروژه فعال است، از این طرح نوآورانه حمایت مالی خوهند کرد. اگر همه‌چیز طبق برنامه پیش برود، می‌توان از این فرایند بازیافت که تمیزتر و مقرون‌به‌صرفه‌تر از سایر روش‌هاست، هم‌زمان با شروع اولین موجِ تبدیل پنل‌های خورشیدی به زباله بهره برد.
دایانا بائر، معاون اجرایی اداره‌ی ساخت پیشرفته در وزارت انرژی ایالات متحده می‌گوید:در‌حالی‌که میزان تمایل به استفاده از انرژی‌های پاک ازطریق فناوری‌های نوین روز‌به‌روز در حال رشد است، نحوه‌ی بازیافت تجهیزاتِ ازکارافتاده اهمیت بیشتری پیدا می‌کند.
تعداد نسبتا کمی از پنل‌های خورشیدی به پایان عمر خود رسیده‌اند؛ ولی کارشناسان معتقدند که اکثر این پنل‌ها سر از مراکز دفن زباله درمی‌آورند. در این وضعیت، فلزات و مواد باارزش آن‌ها را نمی‌توان بازیابی کرد.
منگ تائو، پژوهشگر دانشگاه ایالتی آریزونا و هدایت‌کننده‌ی این پژوهش، پیش‌بینی کرده است که جهان پیش از ساخت همه‌ی پنل‌های خورشیدی موردنیاز، در خوشبینانه‌ترین حالت با مشکل کمبود عرضه‌ی نقره مواجه شود. علاوهبراین با‌‌توجه‌‌به مصرف سرسام‌آور انرژی در فرایند ساخت ویفرِ سیلیکون با کیفیت کافی برای کاربرد در پنل خورشیدی، استفاده مجدد از آن اهمیت دارد.
روش نوین بازیافت پنل خورشیدی ظرفیت زیادی برای بهبود اقتصاد دارد
امروزه با اینکه پنل‌های خورشیدی بازیافت می‌شوند، مواد باارزش بهکاررفته در آن‌ها به‌ندرت بازیابی می‌شود. صنایع مرتبط با این حوزه به‌جای بازیابی موادی نظیر طلا و نقره، معمولا چهارچوب آلومینیومی پنل و سیم‌های مسی پشت آن را بازیابی می‌کنند. آن‌ها در‌ادامه پنل خورشیدی را خُرد می‌کنند و آن را به‌عنوان شیشه‌خُرده می‌فروشند.
تائو می‌گوید فروش این سه محصول بازیافت‌شده از پنل‌ها (آلومینیوم و مس و شیشه‌ی خُرد‌شده) ممکن است نهایتا ۳ دلار برای هر پنل آورده‌ی مالی داشته باشد. به‌گفته‌ی شرکت‌هایی که از این روش نوین استفاده خواهند کرد، بازیافت هر پنل ممکن است حداکثر ۲۵ دلار هزینه داشته باشد. فرایندهای بازیافت خورشیدی جدید که توان بازیابی فلزات و مواد معدنی بیشتری دارد، می‌تواند اقتصاد را به‌طرزی چشمگیر بهبود بخشد.
در فرایند پیشنهادی تائو و همکارانش، در هر پنل خورشیدی ابتدا سلولهای سیلیکونی با ابعادی معادل یک پاکت نامه به‌کمک تیغه‌ای داغ از جنس فولاد از ورقه‌های پلیمری و شیشه‌ای جدا می‌شوند که آن‌ها را احاطه کرده‌اند. در‌ادامه به‌منظور استخراج نقره، قلع، مس و سرب از سلولهای جداشده، از ترکیب شیمیایی خاصی استفاده می‌شود. پس از بازیابی این مواد، تنها سیلیکون موجود در سلول‌ها باقی می‌ماند.
در این فرایند از موادشیمیایی خطرناکی استفاده می‌شود. تائو در‌این‌باره می‌گوید:
این مواد شیمیایی را می‌توان با انجام مراحلی بارها‌و‌بارها استفاده کرد و به این طریق میزان زبالههای سمی را کاهش داد. این موضوع یکی از ویژگی‌های منحصربه‌فرد روش بازیافت مذکور است. همچنین با بازیابی سرب، خطرهای زیست‌محیطی ناشی از ورود این عنصر سمی به منابع طبیعی را از بین می‌برد.
تائو ادعا می‌کند پیش‌تر شرکت دانش‌بنیان TG که متعلق به خودش است، فناوری‌ِ نوینی را با هدف بازیابی کاملِ نقره، قلع، مس و سرب بهکاررفته در سلولهای خورشیدی توسعه داده است. اعطای کمک مالی جدید به این گروهِ پژوهشی باعث بهینهسازی فناوری بازیافت مذکور خواهد شد. همچنین، شرایط را برای بررسی این موضوع مهیا می‌کند که «آیا با استفاده از این روش می‌توان بدونِ نیاز به صرف انرژی هنگفت در فرایند پرمصرف تصفیه (زیمنس)، سیلیکون را با خلوص کافی برای ساختِ سلولهای خورشیدیِ جدید بازیابی کرد؟»
قدم بعدی با فرض اینکه همه‌چیز در دو سال آینده طبق برنامه پیش برود، جذب سرمایه‌گذارِ خصوصی برای احداث کارخانه‌ای آزمایشی است که می‌تواند سالانه صدهزار پنل خورشیدی را به این روش بازیافت کند.
هدف بعدی ساخت اولین کارخانهی بازیافت پنل خورشیدی برپایهی این فناوری است
کارستن ومباخ، بنیان‌گذار سازمان غیرانتفاعی پی‌وی سایکل (PV CYCLE) و فعال در حوزه‌ی بازیافت خورشیدی، معتقد است رویکردی که تائو و همکارانش پیشنهاد می‌کنند، ظرفیت زیادی در بازیافت مواد ثانویه‌ی ارزشمند و حفاظت از محیط‌زیست دارد.
به‌عقیده‌ی ومباخ، احتمالا بازیابی کامل نقره و دیگر فلزات بهکاررفته در صفحات خورشیدی، به‌دلیل اجتناب‌ناپذیر‌بودن برخی تلفات در این فرایند، محقق‌شدنی نیست. او می‌گوید:
در نسخه‌ی تجاری این فرایند، مقدار و خلوص فلزات بازیافتی براساس کیفیت موردنیاز کاربر پایین‌دستی و ظرفیت کم‌کردن هزینه‌ی فرایندهای تصفیه بهینهسازی می‌شود.
صرفه‌جویی در هزینه‌ها، موضوعی مهم خواهد بود. تائو معتقد است فرایند پیشنهادی او بسته به قیمت روز نقره، می‌تواند به‌ازای هر پنل خورشیدی ۱۰ تا ۱۵ دلار برگرداند. بااین‌حال، ومباخ هشدار می‌دهد که اگر تولیدکنندگان به روند کنونی کاهش استفاده از نقره در صفحات خورشیدی ادامه دهند، ممکن است این اعداد تغییر کند. حتی امکان دارد ۱۵ دلار هزینه‌های بازیافت هر پنل را نتواند کاملا پوشش دهد. این یعنی احتمالا نیاز است سیاست‌های حمایتی گسترده‌تر و جامع‌تری اتخاذ شود.
در انتها، ومباخ می‌افزاید:
آخرین مسئله‌ای که باید در این مسیر به آن توجه کرد، افزایش چشمگیر زبالههای خورشیدی در سال‌های آتی است. در سال ۲۰۱۶، کمتر از نیم‌میلیون تن زباله‌ی خورشیدی در جهان وجود داشت؛ اما آژانس بین‌المللی انرژی‌های تجدیدپذیر پیش‌بینی کرده است که تا سال ۲۰۳۰، این رقم می‌تواند به ۸ میلیون تن برسد، تا جایی که در سال ۲۰۵۰، تولید زباله‌ی خورشیدی به ۶ میلیون تن در هر سال خواهد رسید.
تائو و همکارانش برپایهی پیش‌بینی‌ها و داده‌های مربوط به ارزش فلزات و مواد‌معدنی بهکاررفته در هر پنل، تخمین زده‌اند که تا سال ۲۰۲۸ در زبالههای خورشیدی بیش از یک‌میلیارد دلار مواد کاربردی وجود خواهد داشت. اگر بتوانیم مشکل بازیافت این زباله‌ها را به بهترین نحو پشت‌سر بگذاریم، در‌واقع به گنجی میلیارد‌دلاری دست خواهیم یافت!