废片秒变“黑钻”!南师大用一道闪电把光伏垃圾炼成高纯 SiC

当 2050 年全球光伏装机冲击 4500 GW,8000 万吨退役组件正排队等待“重生”。传统回收像老牛拉车——又慢又费料。南师大姜小祥团队干脆给废晶硅来了一记“闪电鞭”:毫秒级焦耳热闪蒸,直接把硅片炼成 96 % 纯碳化硅“黑钻”,能耗砍半、碳排打骨折,连贵金属 Ag、Al 都被瞬间蒸发回收。

闪电炼金术:毫秒 2200 °C 的魔法

把废电池片打成粉,掺点炭黑,塞进石英管——啪! 130 V 电火花让它瞬间飙到 2200 °C,又在毫秒间冷却。

硅碳瞬间“牵手”生成 β-SiC;

杂质 Ag、Al 因高温挥发,自动“汽提”;

闪蒸-轻磨-再闪蒸,纯度一路冲到 98 %。

图1 毫秒升温-极速冷却曲线,峰值电流 210 A

配方密码:电压 130 V 是甜点

130 V → β-SiC 产率 92 wt%,再高反而烧过头;

硅:碳 1:1 就能打满产率,炭黑再多也只是“观众”;

10 次闪蒸循环 轻松把纯度推上 98 %,无需酸碱浴。

杂质去哪儿?高温蒸发告诉你

ICP 结果显示:Ag 蒸发 89 %、Al 蒸发 61 %,剩下微量金属被 SiC 晶格“拒之门外”。

电池级首秀:SiC/闪蒸石墨烯复合负极

0.05 A g⁻¹ 下容量反超纯石墨烯;

100 圈后电荷转移阻抗从 997 Ω 降到 62 Ω,SEI 稳得不像话。

绿色账本:能耗-碳排双杀

生命周期评估直接盖章:闪蒸路线能耗低 75 %,碳排少 68 %。

2016 年,中科精研率先将“超快高温焦耳热冲击技术”商业化,如今已形成覆盖实验室到量产的全系焦耳加热家族:

超快高温焦耳加热装置——毫秒升温、毫秒冷却,轻松突破 2200 °C,薄膜、粉体、块体通吃;

超快脉冲电闪蒸焦耳加热装置——专为碳/硅固相反应优化,单次耗能 <0.01 kWh;

高通量全自动焦耳加热平台——48 通道并行处理,一键完成批量实验;

等离子焦耳热装置 & 高温高真空烧结炉——扩展更多极端工艺场景。

产品已服务 500+ 高校/科研院所,并出口美、加、新、澳等十余国,累计支撑 300 余篇高水平论文。中科精研以“让科研工作者因我们而更加优秀”为使命,持续领跑超快高温实验装备赛道。