近年,在碳中和目标指引下,光伏太阳能产业发展迅猛。然而,在硅片制造过程中会产生硅废料,且目前仅能降级利用。为此,过程工程所王志研究员团队针对硅废料粒度细(~1μm)、氧化膜包裹和微量杂质夹带造成其高值化利用难的问题,提出了一种绿色、高效的增值循环再生策略,充分发挥硅废料氧化膜的限域和缺陷的诱导作用,通过闪速加热和淬冷提供大梯度热场(~105 K/s)驱动受限空间内硅原子的定向扩散以达到硅纳米线的快速生长,电极首效高达89.5%,循环超500次容量仍大于2300 mAh g-1,达到国际先进水平。
王志团队在光伏硅废料的高值化循环利用领域取得了系列进展,研发了多项特色技术和装备,建立了万吨级硅基固废短程高值循环利用示范工程,研究成果相继发表在ACS Sustainable Chem. Eng. DOI: 10.1021/acssuschemeng.1c03381;ACS Sustainable Chem. Eng., 2021, 9, 2962-2974(封面文章);Sol. Energy Mater. Sol. Cells, 2021, 230, 111213;J. Hazard. Mater., 2021, 403, 123598;J. Alloys Compd., 2021, 874, 159914;J. Alloys Compd., 2020, 820, 153300;J. Mater. Chem. A, 2019, 7, 11347-11354;Chem. Eng. J., 2019, 370, 565-572。
研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金和北京市自然科学基金的支持。
电致热冲击合成硅纳米线产品及其电化学性能