Khái niệm Pin Mặt trời và Xử lý Pin mặt trời hư hỏng/hết hạn sử dụng
Pin năng lượng mặt trời, còn gọi là Pin mặt trời hay Pin quang điện (Solar panel/module), bao gồm nhiều tế bào quang điện (solar cell) cấu tạo thành
Solar Cell: là phần tử bán dẫn có chứa trên bề mặt một số lượng lớn các cảm biến ánh sáng là điốt-quang (photodiode) , thực hiện biến đổi năng lượng ánh sáng thành năng lượng điện.
Vật liệu chủ yếu chế tạo tế bào quang điện (solar cell) là silic dạng tinh thể (đơn tinh thể, đa tinh thể) hoặc màng silic mỏng.
Tế bào quang điện (solar cell) được ghép lại thành khối để trở thành pin năng lượng mặt trời (solar panel). Thông thường có 60 hoặc 72 tế bào quang điện trên một tấm pin năng lượng mặt trời.
Pin Mặt trời – PV (photovoltaic) : từ các tế bào quang điện là CELL >> liên kết với nhau thành MODULE/PANEL >> các MODULE liên kết với nhau thành ARRAY/TABLE >> và cuối cùng sẽ trở thành HỆ THỐNG (SYSTEM) năng lượng mặt trời.
Cấu tạo tấm Pin Mặt trời :
Khung (Frame): Khung được làm bằng nhôm.
Kính (Glass): Kính loại cường lực/an toàn.
Phim EVA (Encapsulant): là lớp phim mỏng giúp liên kết vững chắc giữa tế bào quang điện (solar cell) và kính cường lực/lớp phủ polymer (backsheet) nhằm bảo vệ chống va đập và nâng cao tuổi thọ các tế bào quang điện (solar cell). EVA là loại vật liệu polymer (Ethylene Vinyl Acetate Copolymer) kết hợp giữa Ethylene và Acetate và được sản xuất qua phản ứng trùng hợp dưới áp suất rất cao, được ứng dụng rộng rãi trong ngành may mặc, giày dép, công nghiệp phụ trợ...
Tế bào quang điện (solar cell): là tấm silic dạng tinh thể (đơn tinh thể, đa tinh thể) hoặc màng silic mỏng là yếu tố chính của pin mặt trời.
Lớp phủ polymer (Backsheet): là lớp bảo về mặt dưới của tế bào quang điện (solar cell) tránh bị mài mòn do môi trường. Phần lớn các nhà sản xuất pin mặt trời sử dụng PVF (Polyvinyl fluoride) để làm Backsheet. PVF là một vật liệu polymer chủ yếu được sử dụng trong nội thất máy bay, làm áo mưa... Một số pin cao cấp hơn sử thì lớp “Backsheet” bằng kính cường lực (loại double glass).
Hộp nối điện (Junction box): Vỏ hộp thông thường là loại polymer chịu nhiệt, chịu lửa, chịu thời tiết, chống tia UV gây lão hóa... Các đầu nối trong hộp thường làm bằng đồng thau, phủ bạc, hoặc phủ thiếc.
Trong các thành phần cấu tạo nêu trên, tấm kính cường lực và tế bào quang điện được sản xuất từ cát với thành phần chủ yếu là Oxit Silic (SiO2) là vật liệu để sản xuất các đồ dùng thường thấy trong đời sống hàng ngày như chai lọ thủy tinh đựng thức ăn...
Khối lượng chủ yếu của các tấm pin năng lượng mặt trời là theo thứ tự từ nặng đến nhẹ là (1) Tấm kính cường lực: ~65%; (2) Khung: ~20%; (3) Tế bào quang điện (solar cell): 6% - 8%; (4) các thành phần còn lại. Một tấm pin mặt trời có 72 cell thông thường có khối lượng khoảng 22 - 27 kg, trong đó (1) + (2) + (3) chiếm khoảng 92 - 94% khối lượng toàn bộ tấm pin năng lượng mặt trời. Có thể nhận thấy rằng: Thành phần cấu tạo chính của pin năng lượng mặt trời không chứa các chất nguy hại.
Xử lý Pin Mặt trời hư hỏng/hết hạn sử dụng như thế nào ?
Liên quan đến việc xử lý Pin mặt trời/PV, có thể tham khảo các bài viết và một số thông tin đánh giá:
1/ Theo SolarTech (USA):
- Tuổi thọ các panel PV kéo dài 20 - 30 năm, có những panel Pin mặt trời từ những năm 1970, 1980 hiện vẫn còn đang được sử dụng.
- Nhiều cơ quan kiểm soát ở các bang và liên bang Mỹ đã cho tiến hành thí nghiệm để kiểm tra tính nguy hại đến môi trường, nhưng phần lớn các sản phẩm đều vượt qua các test này và các cơ quan này không đưa Pin mặt trời/PV vào diện kiểm soát chất thải nguy hại.
- Biện pháp đối với panel hết hạn: Có nhiều biện pháp khác nhau, nhưng chung quy lại là tách các thành phần vật liệu cấu tạo nên panel (kính, cell, kim loại, plastic/polymer) để tái sử dụng, như các tấm thủy tinh thì làm chai lọ, các cell thì được xử lý hóa học để các nhà máy tái sử dụng sản xuất các cell cho panel mới có hiệu suất/hiệu quả cao hơn...
Tóm lại, theo SolarTech thì ở Mỹ, đối với các panel mặt trời không sử dụng nữa (do hết hạn, hỏng hóc...) không được xem là chất thải nguy hại mà là tài nguyên để làm vật liệu đầu vào để sản xuất pin mặt trời mới, hoặc cho các mục đích khác.
2/ Theo tổ chức IEA Photovoltaic Power Systems Programme - IEA PVPS (Thụy Sỹ): Tổ chức này đã khảo sát, nghiên cứu về việc xử lý Pin mặt trời/PV đã hết hạn sử dụng từ rất lâu và ở nhiều nước. Theo tài liệu công bố của tổ chức này, thì phản ứng, đánh giá ở các nước như sau:
- EU: Đã có quy định tỷ lệ tái chế, tái sử dụng pin mặt trời tại EU là 85%/80%.
- Mỹ: Hiện không có luật lệ nào quy định về việc quản lý panel PV hết hạn sử dụng (No federal regulations currently exist in the United States regarding the collection and recycling of endof-life PV modules; therefore, the country’s general waste regulations apply).
- Nhật Bản: Không có quy định cụ thể về việc xử lý các pin mặt trời hết hạn sử dụng, các panel nếu phải thải bỏ (nếu không còn được sử dụng) thì được xử lý như chất thải rắn thông thường (không phải nguy hại). Tại Nhật Bản các panel này cũng được tái chế để sử dụng.
- Trung Quốc, Hàn Quốc: Cũng có đánh giá tương tự như trên.
Tuổi thọ các panel PV kéo dài đến 30 năm và phần lớn vẫn tiếp tục vận hành. Tất cả các vật liệu hình thành nên panel mặt trời đều được thu hồi và tái sử dụng. Các vật liệu đều được xem là tài nguyên, không phải chất thải nguy hại.
Tài liệu của IEA PVPS cũng cung cấp các thông tin các công nghệ xử lý để tái chế, tái sử dụng ở các nước cho các loại PV khác nhau. Các nước cũng đã và đang nghiên cứu các công nghệ để việc tái chế một cách có hiệu quả, chi phí thấp, rút ngắn thời gian tái chế...
Bài viết này chỉ cung cấp thông tin cơ bản về vấn đề xử lý pin mặt trời hết hạn sử dụng. Để tìm hiểu thêm, bạn có thể tham khảo các nguồn tài liệu sau:
https://vietcotek.vn/solar/tai-che-pin-nang-luong-mat-troi-nhu-the-nao-khi-het-vong-doi/
