Uma equipe de cientistas da Agência de Ciência, Tecnologia e Pesquisa (A*STAR) e da Universidade Tecnológica de Nanyang, Cingapura (NTU Cingapura) desenvolveu tecnologia para converter antigos módulos de células solares em materiais termoelétricos de captação de energia, capazes de coletar e conversão de calor em energia elétrica.

Esta tecnologia visa reduzir o desperdício global gerado pelo silício nos módulos de células solares em fim de vida.

A reciclagem de módulos de células solares é um processo complexo e caro. A nova tecnologia transforma essa limitação em uma oportunidade, aproveitando as propriedades contrastantes dos termoelétricos para converter células de painéis solares expirados em materiais termoelétricos aprimorados. Entre eles, a adição de impurezas e defeitos ajuda a melhorar em vez de prejudicar o desempenho.

Neste processo, as células do painel solar são pulverizadas em um pó fino. Em seguida, são adicionados pós de fósforo e germânio para alterar suas propriedades originais, e a combinação de pó é então processada sob alto calor e alta temperatura. Esse processo confere ao silício residual propriedades termoelétricas, como conversão de energia e eficiência de resfriamento, melhorando o desempenho de dispositivos termoelétricos de silício atualizados.

Após várias rodadas de avaliação, a equipe alcançou o desempenho termoelétrico ideal, e sua figura de mérito termoelétrico foi a mais alta entre os desempenhos termoelétricos de silício elementar, estabelecendo um recorde. A pesquisa foi publicada na revista científica Advanced Materials.

"Este projeto demonstra o conceito de engenharia de fônons, uma abordagem eficiente e útil para controlar totalmente a condutividade térmica de sólidos", disse Gang Zhang, cientista sênior da equipe do IHPC. A equipe do IHPC contribui para a área de Expertise em propriedades de materiais.

A equipe também está trabalhando na aplicação dessa tecnologia ao upcycling de resíduos de silício em larga escala para várias aplicações de coleta de energia de alta temperatura.

De acordo com um estudo do National Renewable Energy Laboratory, a vida útil média de um módulo solar é de 30 anos. Estima-se que até 2050, o número de componentes não utilizados chegará a quase 80 milhões de toneladas. Não há processo que recicle as partes valiosas dos módulos solares e mitiga as partes tóxicas, disse o estudo.

O descarte de módulos solares usados ​​em aterros não representa um risco significativo para a saúde, de acordo com um relatório da Agência Internacional de Energia. O relatório concentra-se nos perigos potenciais da gestão do fim da vida útil dos módulos solares e na proteção das matérias-primas utilizadas nos novos módulos solares.

No mês passado, pesquisadores do Instituto Fraunhofer afirmaram ter alcançado uma eficiência recorde de conversão de energia de 47,6% para uma célula solar de quatro junções. Pesquisadores da Surrey University e do Imperial College London desenvolveram uma maneira de melhorar a absorção de energia em módulos de painéis solares .