روش جدید بازیافت سیلیسیم

روش جدید بازیافت سیلیسیم توسط دانشمندان Skoltech و همکاران آن‌ها در دانشگاه دولتی مسکو Lomonosov Moscow ( MSU ) توسعه یافت .

ضرورت توسعه روش جدید بازیافت سیلیسیم

در ساخت اکثر صفحات خورشیدی که به مقدار روز افزون تولید می‌شوند از سیلیسیم استفاده می‌شود . صفحات خورشیدی معمولا ۲۵ تا ۳۰ سال عمر مفید دارند و با گذشت زمان تمایل به تخریب و تولید برق کمتری دارند ؛ در نتیجه بازیافت ضایعات سیلیسیم امروزه به یک چالش بزرگ تبدیل شده است . اگر ما هیچ کاری برای بازیافت ضایعات سیلیسیم انجام ندهیم ، در پایان سال ۲۰۵۰ سیاره ما با ۶۰ میلیون تن از صفحات فتوولتائیک دست دوم بهم خواهد ریخت . تبدیل سیلیسیم به نانو ذرات اکسید سیلیسیم ( روش جدید بازیافت سیلیسیم ) ، با بازیافت ضایعات سیلیسیم و فراهم آوردن منبع جدیدی از ذرات نانو برای مصارف مختلف در علم و صنعت ، پیامدهای مهمی برای محیط زیست دارد .

گروهی از محققان به رهبری استانیسلاو اولاشین ( Stanislav Evlashin ) ، دانشمند ارشد تحقیقات در مرکز طراحی ، ساخت و تولید Skoltech ( CDMM ) ، روشی ساده و ۱۰۰ درصد کارآمد برای تبدیل ویفرهای سیلیسیم به ذرات نانو در یک محلول آبی ابداع کردند ( روش جدید بازیافت سیلیسیم ) . این اکتشاف روشی سازگار با محیط زیست ، برای بازیافت سیلیسیم بدون استفاده از مواد شیمیایی سمی ، ارائه کرده است .

فرایند تبدیل قابل کنترل مورد بررسی در این پژوهش ( روش جدید بازیافت سیلیسیم ) ، امکان کنترل اندازه ذرات نانو را فراهم می‌کند . نانو ذرات بدست آمده در این روش ، می‌تواند در زمینه‌های اپتیک ، فوتونیک ، پزشکی و غیره مورد استفاده مجدد قرار گیرد .

جزئیات روش جدید بازیافت سیلیسیم

به گفته‌ اولاشین ” صفحات خورشیدی استفاده شده با استفاده از سنتز هیدروترمال و در یک محیط آبی به نانو ذرات تبدیل می‌شوند . ویژگی خوب این فرآیند این است که اندازه نانو ذرات بدون استفاده از تجهیزات زیادی در محدوده ۸ تا ۵۰ نانو متر قابل کنترل است ” .

محققان پروژه توسعه روش جدید بازیافت سیلیسیم از سه نوع ویفر سیلیسیم در آزمایش استفاده کردند : : HR  ( مقاومت بالا ) ، نوع N  ( نیتروژن دوپ شده ) و نوع P ( فسفر دوپ شده )  . محاسبات تئوری آن‌ها بر اساس نظریه تابعی چگالی ( Density functional theory ) نشان داد که پیوندهای Si – H  ، حتی بدون استفاده از آمونیاک بعنوان کاتالیزور ، روی سطح صفحات HR تشکیل می‌شوند . سرعت این واکنش ممکن است با استفاده از مواد افزودنی ، مانند ناخالصی‌های فسفر و بور ، و نواقص مولکولی ( در مورد صفحات خورشیدی ) تسریع شود .

نظرات جولیا بونداروا ( Julia Bondareva ) ، دانشجوی دکترای Skoltech و محقق پروژه توسعه روش جدید بازیافت سیلیسیم ” اکثر روش‌هایی که برای سنتز نانو ذرات اکسید سیلیسیم استفاده می‌شود بر اساس رویکرد پایین به بالا است و بنابراین در آن‌ها از الکوکسیدها بعنوان پیش ماده استفاده می‌شود . در مقابل ، روش ما ( روش جدید بازیافت سیلیسیم ) یک روش بالا به پایین است که از سیلیسیم بالک بعنوان منبع استفاده می‌کند . ساده و مقیاس پذیر بودن و توزیع اندازه ذرات قابل کنترل از مزیت‌های این روش است . دما و زمان هیدرولیز پارامترهای کلیدی سنتز هستند که بر توزیع اندازه ذرات تاثیر می‌گذارند . ما متوجه شدیم که افزایش PH تاثیر شدیدی بر سرعت تشکیل ذرات دارد . به همین دلیل از آمونیاک استفاده کردیم تا سرعت واکنش در محیط آبی افزایش یابد ” .

گفته‌های تیمور آسلیاموف ( Timur Aslyamov ) یک دانشمند ارشد در Skoltech و محقق پروژه توسعه روش جدید بازیافت سیلیسیم ” ما چگونگی تشکیل نانو ذرات را بررسی کردیم . برای این کار ، از یک مدل هسته ناهمگن با تعداد محدودی از مراکز هسته‌زایی ، که روی سطح منبع سیلیسیم توزیع شده است ، استفاده کردیم ” .

روش جدید بازیافت سیلیسیم در دانشگاه بین‌المللی خصوصی Skoltech توسعه یافت . این روش بازیافت شامل تبدیل ویفرهای سیلیسیم به نانو ذرات اکسید سیلیسیم بود که با روش سنتز هیدروترمال صورت پذیرفت . نتایج این بررسی در ACS Sustainable Chemistry & Engineering منتشر شد .

منبع خبر : دانشگاه بین‌المللی خصوصی Skoltech  

تاریخ انتشار خبر : ۲۰ / ۰۶ / ۱۳۹۹

کد خبر : ۳۵۵