Forskare vid Linköpings universitet har utvecklat en metod för att återvinna samtliga komponenter i en solcell – utan miljöfarliga lösningsmedel. Studien, som publicerats i Nature, visar att den återvunna solcellen bibehåller samma effektivitet som den ursprungliga. Tekniken bygger på perovskitbaserade solceller där vatten används som huvudsakligt lösningsmedel.
Med en kraftigt ökande elanvändning, driven av AI-utveckling och elektrifierade transporter, krävs hållbara energilösningar för att minimera klimatpåverkan. Solenergi har länge setts som en lovande källa, men äldre kiselsolceller närmar sig slutet av sin livslängd, vilket skapar ett växande avfallsproblem.
– Det finns i dagsläget ingen effektiv metod för att hantera avfallet från kiselsolceller, vilket leder till stora mängder elektronikskrot, säger Xun Xiao, postdoktor vid Institutionen för fysik, kemi och biologi (IFM) vid Linköpings universitet.
Professor Feng Gao, expert inom optoelektronik vid samma institution, betonar vikten av återvinning:
– Vi måste planera för återvinning redan vid utvecklingen av nya solcellstekniker. Om vi inte vet hur tekniken ska återvinnas, borde den inte släppas på marknaden.
Perovskit – en hållbar lösning
Perovskitbaserade solceller har flera fördelar: de är lätta, flexibla och genomskinliga, vilket gör dem anpassningsbara för olika ytor – till och med fönster. De når dessutom en verkningsgrad på upp till 25 procent, vilket är i nivå med dagens kiselsolceller.
Trots sina fördelar har perovskitsolceller en kortare livslängd än kiselsolceller och innehåller en liten mängd bly, vilket ställer höga krav på en säker och effektiv återvinningsprocess. Enligt lagkrav i flera länder måste producenter även ansvara för återvinningen av uttjänta solceller.
Nuvarande metoder för att demontera perovskitsolceller bygger ofta på dimetylformamid – ett miljöfarligt och potentiellt cancerogent lösningsmedel. Linköpingsforskarna har istället utvecklat en teknik där vatten används för att lösa upp perovskitmaterialet, vilket möjliggör återvinning av högkvalitativt material till nya solceller.
– Vi kan återvinna allt – täckglas, elektroder, perovskitlager och även laddningstransportlagret, säger Xun Xiao.
Mot en industriell lösning
Forskarna arbetar nu med att anpassa metoden för storskalig industriell produktion. På sikt kan denna teknik göra perovskitsolceller till en central del av den globala energiförsörjningen när infrastrukturen och leveranskedjorna är på plats.
Studien har finansierats av Knut och Alice Wallenbergs stiftelse, Wallenberg Initiative Materials Science for Sustainability, Energimyndigheten och den svenska regeringens strategiska forskningsområde inom avancerade funktionella material (AFM) vid Linköpings universitet. Forskarna Xun Xiao, Niansheng Xu och Feng Gao har dessutom ansökt om patent på tekniken.