Utilizarea laserelor pentru a prelungi viața panoului solar la 50 de ani

Recent, Laboratorul Național de Energie Regenerabilă (NREL), parte a Departamentului de Energie al SUA, a făcut o descoperire revoluționară atunci când au dezvoltat o metodologie de dovadă a conceptului concepută pentru a elimina complet polimerii din fabricarea panourilor solare pentru a fi mai eficiente și mai ecologice. reciclare.
Panourile solare au fost de mult lăudate pentru reciclabilitatea lor. Cu toate acestea, straturile subțiri de plastic utilizate în procesul de fabricație prezintă provocări care împiedică reciclarea eficientă a materialelor valoroase precum siliciul și argintul.
Pentru a aborda această provocare, echipa de cercetare a NREL a adoptat o abordare diferită și a venit cu o soluție inovatoare pentru a implementa sudarea sticla-la-sticlă direct în celulele solare.
Miezul acestei soluții constă în utilizarea tehnologiei laser cu infraroșu femtosecundă. Prin controlul precis al pulsului laser, energia este concentrată pe o anumită zonă a panoului solar într-o perioadă foarte scurtă de timp, creând o sudură robustă din sticlă la sticlă. De menționat că tehnologia laser femtosecundă a fost deja utilizată pe scară largă în domeniul chirurgiei medicale oculare, precum operația cataractei, iar siguranța și fiabilitatea acesteia au fost pe deplin verificate.
Cu sudarea cu laser, nevoia de laminate din plastic în panourile solare este complet eliminată, simplificând astfel foarte mult procesul de reciclare. La sfârșitul duratei de viață a panoului, aceste module realizate prin sudare cu laser pot fi defalcate cu ușurință, firele de sticlă și metal din ele pot fi reciclate fără probleme, iar materialul de siliciu poate fi reutilizat.
David Young, om de știință în cadrul Efficient Crystalline Photovoltaics Group din cadrul Departamentului de Chimie și Nanoștiință al NREL, a declarat: „Există un consens general printre cei mai mulți reciclatori că polimerii sunt principala problemă care împiedică procesul de reciclare. Apariția tehnologiei noastre se deschide cu siguranță. creează un set complet nou de posibilități pentru reciclarea panourilor solare.”
Cercetarea a fost publicată în IEEE Journal of Photovoltaics. Echipa de cercetare subliniază că tehnologia de sudare cu laser are o gamă largă de aplicabilitate, nu numai pentru materialele siliconice, ci și cu o varietate de materiale precum calcogenura și telurura de cadmiu. Datorită naturii foarte focalizate a laserului, căldura generată este limitată la o gamă foarte mică și nu provoacă deteriorarea materialului bateriei. În același timp, rezistența sudurilor din interiorul sticlei este comparabilă cu cea a sticlei în sine, asigurând stabilitatea și durabilitatea pe termen lung a modulului.
Young explică în continuare: „Atâta timp cât sticla în sine nu se sparge, sudurile vor fi în regulă. În plus, duritatea modulului sudat este îmbunătățită semnificativ datorită absenței polimerului între piesele de sticlă. instalarea și modificarea caracteristicilor în relief ale sticlei laminate, modulul sudat poate deveni suficient de greu pentru a îndeplini cerințele testării sarcinii statice."
În trecut, cercetătorii au încercat etanșarea marginilor folosind lasere nanosecunde și umpluturi cu frită de sticlă, dar rezultatele nu au fost favorabile. Natura fragilă a sudurilor le-a făcut nepotrivite pentru proiectarea modulelor în aer liber. În schimb, tehnologia de sudare cu laser femtosecundă dezvoltată de NREL atinge o rezistență superioară de etanșare la o fracțiune din cost, oferind o tehnologie puternică pentru reciclarea panourilor solare.
Această cercetare este susținută de Durable Module Materials Alliance, care este dedicată prelungirii duratei de viață a panourilor solare la 50 de ani și mai mult. Cu tehnologia inovatoare laser a NREL, ne putem aștepta să realizăm o reciclare mai eficientă și mai ecologică a panourilor solare în viitor, contribuind la dezvoltarea durabilă a energiei regenerabile.