אינדיום: 97% משחזרים ב‑4 שעות עם חומצה קלה
97% אינדיום משוחזרים ב‑4 שעות – איך זה קורה?
הצוות הצרפתי של CEA‑Liten מצא דרך לשחזר 97 % מהאינדיום מפאנלים הטרוג'ונקציה (HJT) בעזרת תמיסה של 0.2 M חומצת אוקסאלית בטמפרטורה של 70 °C במשך ארבע שעות. בתהליך זה גם משוחררת רשת הכסף, כך שהפסולת מתחלפת בחומרי גלם יקרים.
החומר נמס במצב של תהליך חד‑שלבי, חד‑פוט, שמחליף חומצות מינרליות קשות באוקסאלית מדוללת. הקצוות של הפאנלים נשברים, מתערבבים עם התמיסה, ומסוננים. אינדיום מתגבש לאוקסלט אינדיום שאינו נמס, אפשר לשרוף אותו ולקבל תחמוצת אינדיום באיכות של 4 N (כ‑99.99 %). הכסף מתנתק מהשכבה הסיליקונית ונאסף בנפרד.
למה חומצת האוקסאלית מנצחת חומצות קשות?
חומצות קשות כמו מימית, גופרתית או חומצה חנקתיות דורשות תנאים קשים, חמצנים מסוכנים ויוצרות פסולת מסוכנת. האוקסאלית היא פחות מסוכנת, עובדת בתנאים מתונים, ומבצעת תהליך לישה כימי ולא תהליך של פיזור באטיות, כך שהתגובה נשלטת על פני פני השטח.
במחקר נבדק גם חומצה גופרתית בטמפרטורת החדר – היא שחררה אינדיום לאט מאוד. חמצן חמצני (H₂O₂) האיץ את הפירוק, אבל רק כשחממו ל‑70 °C כל החומצות נתנו תוצאות טובות יותר. האוקסאלית הצליחה להגיע ל‑97 % בפעולה של 4 שעות לפני שהאינדיקציה של משקע האוקסלט הפחיתה את כמות האינדיום המומס. חישובי אנרגיית הפעלה הראו שהתגובה נשלטת על פני השטח, ולכן אפשר להרחיב את התהליך בלי צורך במערכות לחיצה גבוהות.
אימות עצמאי והקשר לשוק העולמי
המספר של 97 % תואם את המאמר שפורסם ב‑Solar Energy Materials and Solar Cells וגם נצפה במחקר נפרד שהראה ≈85 % שחזור אינדיום סופי מפאנלים SHJ אחרי תהליך מלא (מקור 1).
סקירה רחבה של דרכי מחזור אינדיום מדגישה שהמתכת חשובה מאוד לשכבת ה‑ITO של פאנלים HJT, והמלאי המוגבל שלה דורש שיטות יעילות למחזור. השוק העולמי של ITO מוערך ב‑2.8 מיליארד דולר ב‑2025, והצפי הוא 4.6 מיליארד דולר עד 2034 (מקור 8). חיסול אינדיום מהפאנלים שבסוף חייהם יכול להקל על הלחץ על ההיצע ולהפחית את טביעת הרגל הפחמנית של ייצור פאנלים חדשים.
המשמעות לישראל – פאנלים סולאריים ביתיים
בישראל, מערכת סולארית ביתית ממוצעת בגודל 10 kWp מייצרת כ‑17 MWh / שנה. במחיר של ₪0.48 /kWh זה שווה ₪8,160 בשנה. עלות ההתקנה הממוצעת היא סביב ₪31,500 (≈₪3,150 /kWp). אם נשתמש בתהליך CEA‑Liten לשחזור שכבת ה‑ITO, האינדיום המשוחזר יוסיף ערך חומרי שיכול להקטין חלק מהעלות, ובכך לתמוך במטרה של 30 % חשמל מתחדשת עד 2030.
יתרון סביבתי – פחות כרייה, פחות פחמן
מחזור אינדיום וכסף מקטין את הצורך בכרייה ראשונית, שהיא תהליך אנרגטי ומזהם. כל קילוואט‑שעה של אנרגיה סולארית חוסך ≈0.5 ק״ג CO₂, והוספת מחזור שכבת ה‑ITO מקטינה עוד יותר את הפחמן המוטמע בפאנלים חדשים. כך, גישה מעגלית תורמת למטרות האקלים הלאומיות.
מה צפוי בעתיד? – שלבים קדימה
הקבוצה של CEA‑Liten מתכננת להרחיב את הפרוטוקול של חומצת האוקסאלית לחומרים אחרים שמבוססים על In₂O₃, כמו שכבות מוליכות שקופות במסכי מגע וב‑OLED. כדי להגיע לייצור בקנה מידה, יידרשו ריאקטורים פיילוט, שילוב עם קווי מחזור פאנלים קיימים, והערכת כלכלית של תוצר הלוואי – כסף. עם העלייה בביקוש לאינדיום, הטכנולוגיה מציעה פתרון בטוח, יעיל ובעל תפוקה גבוהה שיכול להפוך לחלק רגיל בתהליך מחזור פאנלים סולאריים.
מה זה אומר לבעלי בתים בישראל?
בבעלות של בית עם מערכת של 10 kWp, האינדיום המשוחזר מהשכבה יכולה לקזז חלק מהעלות הראשונית, ולשפר במקצת את תקופת ההחזר. למרות שהשפעה כספית לכל בית היא קטנה, הצטברות על פני אלפי בתים תורמת משמעותית למעבר ל‑30 % תערובת חשמל מתחדשת עד 2030.
סיכום
תהליך חומצת האוקסאלית המתון משיג שחזור כמעט מלא של אינדיום (97 % ב‑4 שעות) וגם משחרר כסף, מה שהופך אותו לבחירה בטוחה וירוקה יותר מאשר לישה בחומצות קשות. אימוץ השיטה יכול להקל על מחסור בחומרי גלם, להפחית את טביעת הפחמן של פאנלים סולאריים, ולתת יתרון כלכלי קטן לשוק הפאנלים הביתיים בישראל.
לחישובים מפורטים, ראו את מחשבון ROI סולארי ואת נתוני השוק בעמוד נתונים.
שאלות נפוצות
כמה אינדיום ניתן לשחזר מפאנל HJT טיפוסי?
המתודה של CEA‑Liten משחזרת כ‑97 % מהאינדיום, משאירה רק עקבות זעירות.
למה חומצת האוקסאלית נחשבת לטובה יותר מחומצות מימית או גופרתית?
היא עדינה, פחות מסוכנת, פועלת בתנאים מתונים ומבצעת לישה כימית מבוקרת שמפרידה אינדיום מטין ביעילות.
האם בתהליך משוחזרים גם מתכות אחרות?
כן, רשת הכסף מתנתקת במהלך הלישה וניתן לאסוף אותה כמוצר בעל ערך.
איזו השפעה יש לתהליך על שוק הסולארי בישראל?
אם ייושם על הפאנלים הביתיים, האינדיום המשוחזר יכול לקצץ כמה חודשים מתקופת ההחזר של מערכת של 10 kWp.
האם האינדיום המשוחזר טהור מספיק לשימוש חוזר?
התהליך מניב תחמוצת אינדיום באיכות 4 N (≈99.99 %), מתאימה לייצור שכבות מוליכות חדשות.
האם קיימים פיילוטים מסחריים של הטכנולוגיה?
החוקרים מתכננים ניסויים בקנה פיילוט ומקווים להרחיב את השיטה לחומרים אינדיום‑מבוססים נוספים, אך יישום מסחרי רחב עדיין בתכנון.
שתפו את הכתבה
עוד בנושא מחקר
6
יעילות פאנלים +1%: איך זכוכית‑פראיט משפרת
כוונון יחס PbO/SiO₂ לזכוכית‑פראיט במריחת כסף מוריד את התנגדות המגע ומעלה את יעילות תאי הסיליקון בכ‑≈1 %.
פאנלים אנכיים משפרים יבול שיבולת‑שועל
חוקרים שוודיים מצאו ששיבולת‑שועל שגדלה תחת פאנלים סולאריים אנכיים מייצרת יותר ביומסה מאשר בגידול פתוח, מבלי לפגוע באיכות, ומציעים פתרון דו‑שימושי לישראל.
כמה סולארי אפשר לשלב באירופה? 614 GW ללא חיתוך
מחקר חדש שמשווה ייצור של פאנלים סולרים לצריכת החשמל לשעה בכל 38 מדינות אירופיות מראה שהיבשת יכולה לשלב 614 GW של אנרגיה סולארית – מספיק ל‑678 TWh לשנה – בלי חיתוך.
פאנלים חצי‑שקופים מגדילים תפוקת חקלאות 34%
פאנלים חצי‑שקופים של UNSW מגדילים את תפוקת החשמל בחקלאות משולבת עד 34% ושומרים על >90% אור לצמחים – רווח של כ‑₪275,000 לשנה בחוות של 1 MWp בישראל.
חיסכון בחימום: משאבות חום יעילות בקור
נתוני השטח בבריטניה מראים שמשאבות חום עובדות יעיל יותר בטמפרטורות חוץ קרות, מה שמעלה את ה‑SPF וחוסך בחשבון החשמל.
סוללות ליתיום‑חנקן: הדרך למימוש
חוקרים מבלגיה וסין מיפו את המכשולים הטכניים של סוללות ליתיום‑חנקן והציעו פתרונות – מאלקטרוליטים יציבים ועד תא זרמי – קרב את הטכנולוגיה למימוש מסחרי.