p Os cientistas da Skoltech e seus colegas da Lomonosov Moscow State University (MSU) desenvolveram um novo método de reciclagem de silício. Sua pesquisa foi publicada em Química e Engenharia Sustentáveis ​​da ACS . p A maioria dos painéis solares produzidos em quantidades cada vez maiores usa silício. Os painéis solares que geralmente têm uma vida útil de 25 a 30 anos tendem a se degradar e produzir menos eletricidade ao longo do tempo, tornando a reciclagem de resíduos de silício uma questão crítica. Se não fizermos nada para reciclar os resíduos de silício, nosso planeta vai acabar entulhado com 60 milhões de toneladas de painéis fotovoltaicos usados ​​até 2050. A conversão de silício em nanopartículas de óxido de silício tem implicações importantes para o meio ambiente ao lidar com a questão da reciclagem de resíduos de silício e fornecer uma nova fonte de nanopartículas para vários usos na ciência e indústria.

p Um grupo de pesquisadores liderado por Stanislav Evlashin, um cientista pesquisador sênior do Skoltech Center for Design, Fabricação e Materiais (CDMM), demonstrou um método simples e 100% eficiente de conversão de wafers de silício em nanopartículas em solução aquosa. Esta descoberta pode ajudar a encontrar uma forma ecológica de reciclagem de silício sem o uso de produtos químicos tóxicos.

p O novo processo de conversão controlável permite controlar os tamanhos das nanopartículas que podem então ser reutilizadas na óptica, fotônica, Medicina, e outros campos.

p "Os painéis usados ​​são convertidos em nanopartículas por meio de síntese hidrotérmica em meio aquoso. A vantagem desse processo é que os tamanhos das nanopartículas podem ser controlados em uma faixa de 8 a 50 nm sem o uso de muitos equipamentos, "explica Evlashin.

p Os pesquisadores usaram três tipos de bolachas de silício no experimento:HR (alta resistividade), Tipo N (dopado com nitrogênio), e tipo P (dopado com fósforo). Seus cálculos teóricos baseados na teoria do funcional da densidade mostraram que as ligações Si-H se formam na superfície das placas HR mesmo sem usar amônia como catalisador. A reação também pode ser acelerada usando aditivos, como dopantes de fósforo e boro, e defeitos moleculares (no caso de painéis solares).

p "A grande maioria dos métodos usados ​​para sintetizar nanopartículas de óxido de silício é baseada na abordagem ascendente e, Portanto, usar alcóxidos como precursor. Por contraste, o nosso é um método de cima para baixo que usa silício em massa como fonte, o que cria uma grande variedade de vantagens, como simplicidade, escalabilidade, e distribuição de tamanho de partícula controlável. A temperatura e o tempo de hidrólise são os parâmetros-chave da síntese que influenciam a distribuição do tamanho das partículas. Notamos que um aumento no pH tem um forte efeito na taxa de formação de partículas. É por isso que usamos amônia, que tornou a reação em meio aquoso muito mais rápida, "diz Julia Bondareva, um Ph.D. da Skoltech estudante.

p "Decidimos descobrir como as nanopartículas se formam no processo, entre outras coisas. Para fazer isso, usamos um modelo de nucleação heterogêneo com um número finito de centros de nucleação distribuídos sobre a superfície da fonte de silício, "diz Timur Aslyamov, um cientista pesquisador sênior da Skoltech.

p Junto com o silício puro, os cientistas usaram painéis solares industriais baseados na heteroestrutura Si-ITO, que se comportou da mesma forma que os painéis de silício e foram convertidos com sucesso em nanopartículas. Esta pesquisa representa um marco importante em direção à reciclagem ambientalmente segura de resíduos de silício e à criação de novas fontes de nanopartículas de óxido de silício.