Použitie laserov na predĺženie životnosti solárnych panelov na 50 rokov

Nedávno Národné laboratórium pre obnoviteľnú energiu (NREL), súčasť Ministerstva energetiky USA, urobilo revolučný prelom, keď vyvinulo metodiku proof-of-concept navrhnutú na úplné odstránenie polymérov z výroby solárnych panelov pre efektívnejšie a ekologickejšie. recyklácia.
Solárne panely sú už dlho chválené za svoju recyklovateľnosť. Tenké plastové vrstvy používané vo výrobnom procese však predstavujú výzvy, ktoré bránia efektívnej recyklácii cenných materiálov, ako je kremík a striebro.
Na riešenie tejto výzvy zvolil výskumný tím NREL odlišný prístup a prišiel s inovatívnym riešením na implementáciu zvárania sklo na sklo priamo v solárnych článkoch.
Jadrom tohto riešenia je využitie infračervenej technológie femtosekundového lasera. Presným riadením laserového impulzu sa energia sústredí na konkrétnu oblasť solárneho panelu vo veľmi krátkom čase, čím sa vytvorí robustný zvar sklo-sklo. Za zmienku stojí, že technológia femtosekundového lasera sa už vo veľkej miere využíva v oblasti lekárskej očnej chirurgie, ako je napríklad operácia sivého zákalu, a jej bezpečnosť a spoľahlivosť je plne overená.
Pri laserovom zváraní je úplne eliminovaná potreba plastových laminátov v solárnych paneloch, čím sa výrazne zjednodušuje proces recyklácie. Po skončení životnosti panelu sa dajú tieto moduly vyrobené laserovým zváraním ľahko rozbiť, sklenené a kovové drôty v nich sa dajú bez problémov recyklovať a silikónový materiál znovu použiť.
David Young, vedúci vedecký pracovník v skupine Efficient Crystalline Photovoltaics Group na oddelení chémie a nanovied NREL, povedal: "Medzi väčšinou recyklátorov existuje všeobecný konsenzus, že polyméry sú hlavným problémom, ktorý bráni procesu recyklácie. Nástup našej technológie určite otvára úplne nový súbor možností recyklácie solárnych panelov."
Výskum bol publikovaný v IEEE Journal of Photovoltaics. Výskumný tím poukazuje na to, že technológia laserového zvárania má širokú škálu použiteľnosti nielen pre kremíkové materiály, ale aj s rôznymi materiálmi, ako je chalkogenid a telurid kadmia. Vzhľadom na vysoko zameranú povahu lasera je generované teplo obmedzené na veľmi malý rozsah a nespôsobuje poškodenie materiálu batérie. Pevnosť zvarov vo vnútri skla je zároveň porovnateľná s pevnosťou skla samotného, ​​čím je zabezpečená dlhodobá stabilita a odolnosť modulu.
Young ďalej vysvetľuje: "Pokiaľ sa samotné sklo nerozbije, zvary budú v poriadku. Tvrdosť zváraného modulu sa navyše výrazne zlepší vďaka absencii polyméru medzi kusmi skla. Náš výskum ukazuje, že pri správnom inštaláciou a úpravou reliéfnych prvkov valcovaného skla môže byť zváraný modul dostatočne tvrdý na to, aby spĺňal požiadavky testovania statického zaťaženia."
V minulosti sa výskumníci pokúšali utesniť okraje pomocou nanosekundových laserov a sklenených fritových plnív, ale výsledky neboli priaznivé. Krehký charakter zvarov spôsobil, že neboli vhodné pre vonkajšie konštrukcie modulov. Na rozdiel od toho technológia zvárania femtosekundovým laserom vyvinutá spoločnosťou NREL dosahuje vynikajúcu pevnosť tesnenia za zlomok nákladov a poskytuje silnú technológiu na recykláciu solárnych panelov.
Tento výskum podporuje aliancia Durable Module Materials Alliance, ktorá sa venuje predlžovaniu životnosti solárnych panelov na 50 rokov a viac. Vďaka inovatívnej laserovej technológii NREL môžeme v budúcnosti očakávať efektívnejšiu a ekologickejšiu recykláciu solárnych panelov, ktorá prispeje k trvalo udržateľnému rozvoju obnoviteľnej energie.