Giftig lood is terug te winnen uit zonnecelmateriaal

Techniek Perovskiet is een veelbelovend materiaal voor zonnecellen. Maar een groot nadeel is dat er lood in zit. Dat is giftig.

Foto iStock

Lood dat wordt gebruikt in een nieuw type zonnecel, kan ook weer efficiënt worden teruggewonnen. Het is Koreaanse onderzoekers gelukt om 99,7 procent van het lood uit zonnecellen van perovskiet te halen, schreven ze vorige week in Nature Sustainability. Het lood is voor nieuwe zonnecellen te gebruiken.

Lees uit de serie over de zon: Het zonnepaneel is volwassen. Leve de zonnefolie

Van zonnecellen van perovskiet wordt veel verwacht. Perovskietcellen zijn in een paar jaar tijd bijna net zo efficiënt geworden als traditionele zonnecellen van silicium. Perovskiet is bovendien goedkoop, je hebt er maar een heel dun laagje van nodig, het kan doorzichtig en flexibel gemaakt worden en uniek aan perovskiet is dat het gecombineerd kan worden met andere typen zonnecellen waardoor het rendement van de combinatie hoger kan liggen dan van elk van de cellen afzonderlijk.

Perovskiet is een kristalstructuur die uit verschillende elementen bestaat. Lood is een van de ingrediënten, per vierkante meter zonnecel zit er een halve gram lood in.

Een soort klei

De recyclingmethode van de Koreaanse onderzoekers maakt gebruik van adsorptie. Daarbij hechten deeltjes van een stof zich aan een andere stof – niet te verwarren met absorptie, waarbij de ene stof in de andere wordt opgenomen. De vaste vorm van het perovskiet wordt met behulp van een organisch oplosmiddel weer een vloeibare oplossing. Daaraan voegen de onderzoekers hun adsorptiemiddel toe, dat uit hydroxyapatiet met ijzer bestaat, een soort klei. Het lood uit het perovskiet hecht aan die klei, en omdat er ijzer in zit kan het vervolgens met behulp van magnetisme gescheiden worden van de rest.

„Het is mooi wat ze hier doen”, zegt Ronn Andriessen, directeur van Solliance, een verband van kennisinstellingen op het gebied van dunnefilmzonnecellen. „Ze combineren veel nieuwe technieken. Ze genereren het ijzer bijvoorbeeld op stabiele wijze. En doordat het ijzer met magnetisme te scheiden is van de rest kunnen ze een stap overslaan ten opzichte van andere scheidingsmethoden.”

500 graden Celsius

Of deze recyclingmethode snel op grote schaal toegepast kan worden betwijfelt Andriessen. „Een van de stappen voor het maken van het adsorptiemiddel heeft bijvoorbeeld een temperatuur van 500 graden Celsius nodig gedurende een half uur. Dat kost heel veel energie. Maar ik wil deze methode niet afdoen, het geeft mooie resultaten en misschien wordt het wel verder ontwikkeld en wordt het dan energiezuiniger.”

„Recyclen van perovskietzonnecellen draait om meer dan alleen lood”, zegt Andriessen. „Het Zwitserse onderzoeksinstituut EPFL heeft laten zien dat ze de laagjes uit de perovskietzonnecel elk apart kunnen strippen en herformuleren. Dat hebben ze meerdere keren achter elkaar gedaan, vier van de vijf functionele lagen bleven werken.”

Om milieurisico’s te beperken wordt ook gekeken of het gebruik van lood helemaal omzeild kan worden. „Aan de universiteit van Groningen onderzoeken ze of tin een vervanger voor lood kan zijn. Maar het rendement van perovskieten met loodvervangers komt tot nu toe nog niet hoger dan 10 procent.”